杨树杂交亲本与子代遗传变异及其分子基础研究

论文题目: 杨树杂交亲本与子代遗传变异及其分子基础研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 林木遗传育种

作者: 李善文

导师: 张志毅,李百炼

关键词: 杨树,杂交,遗传变异,分子基础,差异显示

文献来源: 北京林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本研究以杨属部分种及杂种为亲本,通过人工控制授粉获得杂种群体,在表型水平上,对子代进行数量性状遗传变异分析,经多性状综合评价选择优良杂交组合和优良单株;在DNA水平上,利用AFLP标记技术研究杂交亲本间遗传差异,并与其子代生长性状进行相关和回归分析,在基因组水平探讨杂交亲本选配和杂种优势预测的可行性;在RNA水平上,利用mRNA差异显示技术研究亲本和杂交种的基因表达差异,对差异片段克隆测序和同源性分析,并在此基础上预测其功能,为探讨杂种优势形成的分子机理积累资料。主要研究结果如下: 1.以杨属白杨派、黑杨派、青杨派中的25个无性系为亲本,组配了32个杂交组合,获得26个组合的苗木5000余株。对这些组合的种子和苗木性状进行数量遗传分析表明,种子性状、生长性状、分枝性状、叶片性状在组合间均达显著性差异,各性状的杂交组合遗传力在0.571-0.999间,属于高遗传力性状;在所测定的16个性状中有15个性状的单株遗传力在0.249-1.000之间,属中等或高遗传力性状。表明杂交组合间和组合内个体间存在的变异主要受遗传因素控制,进行优良杂交组合选择和优良单株选择是可行的。 2.综合主成分分析和聚类分析结果表明,大青杨4×T66、大青杨4×T26、1-69×大青杨3、I-69×D324为生长量高、叶片大的优良组合;毛新杨×84K、银毛杨×84K、银腺2号×鲁毛50为生长量较高、叶片较大的优良组合。在这7个优良组合中,大青杨4×T66、大青杨4×T26、I-69×大青杨3、毛新杨×84K、银毛杨×84K为首次选出的5个新杂交组合。并以生长性状为主要选择指标,兼顾分枝性状,选出123株优良单株,为进一步开展无性系测定和区域化试验提供了丰富材料。 3.利用13对AFLP引物对杨属4个派中21个种55个无性系进行遗传变异分析,共检测到858个标记,其中多态性标记为771个,多态性水平为89.9%,每对引物产生的多态性水平在80.7%-98.1%之间;标记片段大小范围为15bp-1000bp,平均片段长度是245bp。由此表明,杨属种间及无性系间在DNA水平上存在广泛变异。 4.首次计算了杨属派间、派内种间、种内无性系间AFLP分子遗传距离,并进行聚类分析,结果表明,杨属派间遗传距离>派内种间遗传距离>种内无性系间遗传距离;在派间遗传距离中,白杨派与胡杨派最大(0.5314),其次是白杨派与黑杨派(0.4781)、白杨派与青杨派(0.4732)、黑杨派与胡杨派(0.4706),这三个遗传距离较接近;再者是青杨派与胡杨派(0.4379);派间遗传距离最小的是黑杨派与青杨派(0.3263)。派内种间遗传距离大小依次为青杨派(0.2482)、黑杨派(0.2435)、白杨派(0.1856)。派间聚类分析结果与经典形态分类完全一致,派内种间及种内无性系间与形态分类基本相同。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

本文缩略词

引言

1 文献综述

1．1 杨树杂交育种研究进展

1．1．1 国外杨树杂交育种概况

1．1．1．1 世界杨树种质资源

1．1．1．2 派内种间杂交

1．1．1．3 派间杂交

1．1．2 国内杨树杂交育种研究进展

1．1．2．1 中国杨树种质资源

1．1．2．2 派内种间杂交

1．1．2．3 派间杂交

1．1．2．4 杂交育种存在的主要问题及采取对策

1．2 植物杂种优势遗传机理研究进展

1．2．1 杂种优势的普遍性及其利用

1．2．2 杂种优势遗传机理研究进展

1．2．2．1 杂种优势的遗传学基础

1．2．2．2 遗传距离与杂种优势

1．2．2．3 数量性状位点杂合度与杂种优势

1．2．2．4 基因表达调控与杂种优势

1．2．3 树木杂种优势分子机理研究进展

1．3 立题依据与技术路线

2 杨树不同杂交组合种子及苗期性状遗传变异分析

2．1 材料与方法

2．1．1 试验地概况

2．1．2 杂交亲本

2．1．3 杂交亲本交配试验设计

2．1．4 杂交方法

2．1．5 田间试验设计

2．1．6 性状调查方法

2．1．7 统计分析方法

2．1．7．1 各性状均值、标准差、变异系数

2．1．7．2 方差分析

2．1．7．3 多重比较

2．1．7．4 表型、遗传相关分析

2．1．7．5 主成分分析

2．1．7．6 聚类分析

2．2 结果与分析

2．2．1 各杂交组合的果序长度及种子性状

2．2．1．1 果序长度

2．2．1．2 每果序种子数

2．2．1．3 千粒重

2．2．1．4 种子发芽率

2．2．2 各杂交组合一年生苗木的苗高、地径及分枝数

2．2．2．1 各性状均值及标准差

2．2．2．2 方差分析及遗传力估算

2．2．2．3 多重比较

2．2．3 各杂交组合二年生苗木的生长、分枝及叶片性状

2．2．3．1 组合内单株间变异分析

2．2．3．2 组合间变异分析

2．2．3．3 性状方差分析

2．2．3．4 生长性状多重比较

2．2．3．5 性状遗传力分析

2．2．3．6 性状间相关分析

2．2．3．7 主成分分析

2．2．3．8 聚类分析

2．2．3．9 优良单株选择

2．3 小结与讨论

2．3．1 小结

2．3．2 讨论

3 杨树杂交亲本AFLP标记遗传变异分析

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料及其来源

3．1．2 试剂及配制

3．1．2．1 试剂来源

3．1．2．2 配制提取DNA所需溶液

3．1．3 DNA提取和检测

3．1．3．1 DNA提取和纯化

3．1．3．2 DNA检测

3．1．4 AFLP分析

3．1．4．1 接头和引物

3．1．4．2 模板DNA准备

3．1．4．3 DNA的双酶切和连接

3．1．4．4 预扩增

3．1．4．5 选择性扩增

3．1．4．6 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

3．1．4．7 结果记录

3．1．4．8 数据统计分析

3．2 结果与分析

3．2．1 引物筛选

3．2．2 标记多态性分析

3．2．3 杨属种间及无性系间遗传变异

3．2．3．1 白杨派种间和种内无性系间

3．2．3．2 黑杨派种间和种内无性系间

3．2．3．3 青杨派种间和种内无性系间

3．2．4 杨属派间遗传变异

3．2．4．1 白杨派与黑杨派、青杨派及胡杨派间

3．2．4．2 黑杨派与青杨派、胡杨派间

3．2．4．3 青杨派与胡杨派间

3．2．5 杨属种及无性系聚类分析

3．2．5．1 各派内种间聚类结果

3．2．5．2 派间聚类过程

3．3 小结与讨论

3．3．1 小结

3．3．2 讨论

4 杨树杂交亲本分子遗传距离与子代生长性状相关性研究

4．1 材料与方法

4．1．1 试验地概况

4．1．2 试验材料

4．1．2．1 杂交亲本及来源

4．1．2．2 杂交亲本交配设计

4．1．3 试验方法

4．1．3．1 生长性状调查

4．1．3．2 DNA提取及AFLP分析

4．1．4 统计分析

4．2 结果与分析

4．2．1 杂交组合苗木生长性状均值、标准差及变异系数

4．2．2 亲本间遗传距离及聚类分析

4．2．3 亲本间遗传距离与子代生长性状相关分析

4．2．4 遗传距离与生长性状的一元线性回归分析

4．2．5 遗传距离与生长性状的二次抛物线回归分析

4．3 小结与讨论

4．3．1 小结

4．3．2 讨论

5 杨树杂交亲本与子代基因差异表达研究

5．1 材料与方法

5．1．1 试验材料及其生长量调查

5．1．2 试剂

5．1．3 DEPC处理水及器皿

5．1．4 溶液配制

5．1．5 锚定引物与随机引物

5．1．6 RNA提取

5．1．7 RNA样品中微量DNA去除

5．1．8 mRNA差异显示

5．1．8．1 cDNA第一链合成

5．1．8．2 PCR扩增

5．1．8．3 变性聚丙烯酰胺凝胶电脉

5．1．8．4 差异cDNA片段的回收、再扩增和检测

5．1．8．5 PCR产物的克隆和测序

5．2 结果与分析

5．2．1 杂交亲本及子代生长差异比较

5．2．2 引物筛选

5．2．3 杂交种间及杂交种和亲本间基因差异表达类型

5．2．4 差异表达条带的二次扩增、克隆、测序、同源比较和功能推断

5．3 小结与讨论

6 结论及研究展望

6．1 结论

6．2 研究展望

参考文献

作者简介

导师简介

博士期间发表的论文及获奖成果

致谢

发布时间: 2005-07-12

参考文献

[1].白杨雌配子染色体加倍技术研究[D]. 李艳华.北京林业大学2007
[2].白杨派树种及其三倍体杂种细胞质遗传研究[D]. 崔彬彬.北京林业大学2009
[3].杨属白杨派系统发育及派内杂种杂交起源[D]. 王东升.中国林业科学研究院2016

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