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油松高轮次遗传改良关键技术与策略

【摘要】:油松是中国北方地区的重要用材、生态和景观树种,有40多年的遗传改良历史,现有16处良种基地,大多数处于初级改良阶段,需要向高轮次改良发展。论文针对油松高轮次改良的种源、家系、单株和无性系重要经济性状的遗传变异规律,一般与特殊配合力测定,亲本育种值评价与回选,优良子代个体选择与亲缘分析,高轮次改良育种群体结构设计,基于分子辅助的高改良轮次种子园配置设计,不同遗传研究基础种子园的高轮次改良策略,借助分子辅助简化控制授粉程序的高轮次改良策略等关键理论和技术问题,以多个不同遗传育种研究基础的良种基地为案例,以田间试验和遗传测定为主,借助SSR分子标记技术开展了系统研究,以期为油松的可持续改良提供理论和技术参考。主要研究结果如下:(1)10个种源油松在河北平泉的苗期适应性和4年生苗木生长存在显著差异,山西方山的种源保存率最高,北京延庆的生长最好,而平泉种源的保存与生长处于中等或偏下水平,生长与适应性间存在不同程度的正相关,苗期保存率和生长有随种源地理纬度增加而增加的趋势;甘肃正宁6个邻近区域种源油松20 a材积生长在种源间有显著差异,马栏、蔡家川和中湾种源表现较好。研究结果为区域油松的种质选择提供了重要依据。(2)对河南卢氏22 a的10×5测交设计保留的36个全同胞家系树高和胸径的遗传测定结果显示,母本间有显著差异,而父本间和母本与父本组合的效应无显著差异,油松的子代变异以母本一般配合力为主要来源,对优良家系母本的回选是重要的改良途径。(3)对甘肃正宁良种基地17批优树子代测定林221个家系的20 a材积生长,山西隰县2批供77个种子园无性系自由授粉家系23 a材积生长,河南卢氏良种基地的39个种子园自由授粉家系22 a树高生长的遗传分析结果显示,各试验点生长性状在家系间均存在显著的遗传变异,材积家系遗传率和单株遗传率变异范围为0.34~0.69和0.12~0.46,树高的家系遗传率为0.35、单株遗传率为0.13;在正宁利用BLUP方法估算了家系母本育种值,并在此基础上回选出28个相对育种值大于1.10的优良家系亲本。在隰县和卢氏根据家系与子代平均值的优势比,分别回选了20和14个优良亲本无性系。这些回选出的优良无性系是第二轮改良的优良种质。(4)对河北平泉良种基地无性系变异研究结果显示,无性系问生长和生殖性状差异极显著,雌球花量与雄球花量的重复力分别为0.62和0.52,生长与生殖性状间无显著相关,为无性系的结实能力选择提供了依据。(5)在遗传测定基础上从隰县优良家系中选出材积优势比超过家系平均值11~60%的优良单株20个,用11对多态SSR引物分析显示入选优良单株群体处于遗传平衡状态(固定指数为-0.0184),有较高水平遗传多样性(多态信息含量为0.5324),并为高改良轮种子园的配置设计鉴定了单株间的相对亲缘关系。(6)在正宁初级种子园自由授粉20 a混合子代林中选出40个优良单株,其材积超过子代平均值在20-215%,显著高于测定林选择标准,经SSR检测优良单株分属于23个家系,家系间有不同的遗传距离,入选单株群体有较高遗传多样性(多态信息含量为0.6202)。(7)在隰县和正宁良种基地分别以优良单株的嫁接无性系作为第二代种子园的建园亲本。在第二代种子园配置设计中兼顾了无性系间材积优势比的相对高低和相对遗传距离的远近(基于SSR标记)。在隰县以材积优势比的相对高低对无性系分组,配置以高材积无性系组定植株数大于低材积无性系组,同组相邻无性系间亲缘关系适中为原则;在正宁以无性系间遗传距离为分组基础,先将无性系按照遗传距离最近划分亲缘组(组内亲缘关系近,组间亲缘关系远),按照遗传距离适中划分配置组(配置组内无性系来源于不同的亲缘组,组内无性系亲缘关系较远),6个配置组构成一个完全固定区组,区组内高材积优势比无性系配置株数多于低优势比无性系。设置了高改良轮种子园无性系的不平衡、分组、固定配置设计,较好解决了高遗传值无性系多产,相邻无性系间保持适当遗传距离,以降低近亲繁殖问题等技术难点。论文还就不同育种研究基础的初级种子园改良提高策略进行了分析探讨,为油松及同类树种种子园的高轮次改良提供了一定经验和技术参考。

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