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红松无性系种子形态及营养成分变异研究

【摘要】:以黑龙江省4个地点红松种子园60个无性系为研究材料,对每个种子园的无性系结实性状、种实性状、种仁营养成分、种仁油脂中脂肪酸成分、蛋白质中氨基酸成分等的指标进行遗传变异分析、遗传参数估计和性状指标间的相关分析等,同时利用高通量测序开发红松的SSR标记,分析红松自由授粉子代的多样性水平,目的是利用红松主要性状的遗传变异为红松的遗传改良提供重要的性状;通过性状指标间的相关关系及性状间相互影响的分析,为红松的早期选择、缩短育种周期提供依据;通过多性状选择方法,为黑龙江地区筛选性状品质兼优的无性系。得出的主要结论如下:1.主要性状的遗传变异红松种子的种实性状、种仁营养成分、种仁油脂中脂肪酸成分、蛋白质中氨基酸成分等的指标在无性系间存在着显著差异,种子形态性状的变异幅度在8.40%-17.81%,种长的变异系数最小,种仁重的变异系数最大。种仁营养成分的组成成分中油脂的含量最高,种仁营养成分的变异幅度在10.79%~68.88%。种仁中油脂可检测到11种脂肪酸,包括5种饱和脂肪酸和6种不饱和脂肪酸,脂肪酸成分中以亚油酸含量最高,达到42.02%;脂肪酸组分的变异幅度为2.24%-66.83%。种仁蛋白质中可检测出17种氨基酸成分,氨基酸总量的质量分数平均值为40.433%,必需氨基酸总量的质量分数平均值为9.79%,占氨基酸总量的24.21%,氨基酸组分的变异幅度为14.70%-38.88%。2.性状间的相关分析对种子园的性状间进行相关关系的探讨,性状间表型相关和遗传相关表明,红松无性系不同性状间存在着不同程度的相关关系,不同的立地条件下,一些性状的表型相关和遗传相关关系非常稳定,四个不同种子园中千粒重与种仁重、种皮重、种子长的表型相关和遗传相关均呈显著正相关;种仁重与种皮重、种子长均呈极显著正相关;营养组分中碳水化合物与油脂含量、蛋白质含量、多糖含量均呈显著负相关,油脂与蛋白质、多糖呈微弱正相关;脂肪酸成分中ΣSFA与C18:1、ΣMUFA、ΣUSFA的表型相关和遗传相关均呈显著的负相关关系,C18:1与∑MUFA、∑USFA均呈现出极显著的正相关,与C20:1、C18:2、C18:3、C20:2、ΣUFA均呈显著的负相关关系,∑MUFA与ΣSFA、C18:1均呈显著的正相关,∑PUFA与C18:2、C18:3、C20:2、C20:1均呈显著的正相关,与C18:1、∑MUFA均呈显著负相关;氨基酸组分中TAA、EAA、NEAA、Thr、Ser、Val、Phe之间均相互呈显著的正相关关系,可以做联合选择,TAA、EAA、NEAA分别与Thr、Ser、 Glu、Gly、Leu、Tyr、Phe、Lys、His、Arg、Val均呈极显著正相关关系,Arg与Thr、 Ser、Glu、Gly、Leu、Tyr、Lys、His均呈显著正相关关系。在开展性状的间接选择时,应考虑选育目标,已达到综合选择最优的目的,经过选育与经营最终选择出出仁率、千粒重、营养成分高的无性系。3.无性系选择研究从分布区整体.上进行性状评价,估算红松种实性状的遗传力在21.88%-94.81%,通过性状选择,选择强度在1.37-1.75之间,估算性状的遗传增益在1.42%~51.71%;脂肪酸组分的无性系遗传力水平在47.64%~85.19%,通过性状选择,选择强度在1.49-2.06之间,性状的遗传增益在1.21%~32.91%;种仁氨基酸组分中无性系遗传力水平在42.2%~98.51%,选择强度在1.27-1.56之间,性状选择的遗传增益在9.35%~70.3%。说明受遗传控制程度较强,通过对优良无性系进行性状选择并进行无性繁殖,能获得较高的遗传增益。每个种子园的无性系遗传参数分析表明各性状的无性系重复率在中等及较高的水平,采用指数选择法与主成分分析法两种评价方法选择无性系,按照20%无性系入选率,结合两种方法选择出HG8、HG21、HG14三个无性系作为鹤岗种子园优良无性系,优良无性系的千粒重、种仁重、种长、油脂、蛋白质、ΣMUFA、ΣPUFA、EAA、TAA性状均值高于无性系总平均值的7.87%、7.15%、2.73%、10.98%、27.35%、0.69%、1.89%、1.99%、3.46%;林口种子园选择出LK20、LK19、LK18三个优良无性系,优良无性系的出仁率、千粒重、种仁重、种长、油脂、蛋白质、ΣPUFA、TAA性状均值高于无性系总平均值的3.75%、11.88%、17.58%、6.84%、2.42%、4.35%、1.27%、2.06%;铁力种子园选择出TL1104、TL1131、TL1383三个优良无性系,优良无性系的出仁率、千粒重、种仁重、种长、∑MUFA、EAA性状均值高于无性系总平均值的4.54%、15.61%、21.50%、5.98%、5.36%、4.75%;苇河种子园选择出WH071、WH117、WH066三个优良无性系,优良无性系的出仁率、千粒重、种仁重、油脂、蛋白质、ΣPUFA、EAA、TAA性状均值高于无性系总平均值的4.29%、9.85%、4.42%、8.14%、13.21%、0.74%、2.51%、6.53%。4.遗传结构分析通过红松高通量测序开发出16对SSR引物,并初步利用6对引物对红松种子园的子代自由授粉家系进行荧光标记检测,结果表明,红松种子园子代具有中度多态性性水平,多态性信息(PIC)平均为0.325。检测4个种子园的多样性水平,苇河种子园的多样性水平最高(I=0.7488)及观测杂合度最高(Ho=0.4848)。通过红松的表型分化与遗传分化研究表明,红松各性状指标的平均表型分化系数为39.69%。由Nei指数估算的遗传分化系数Gst为0.0387,即有3.87%存在于种子园内无性系间。表型分化与遗传分化结果均表明红松种子园的遗传变异主要存在于种子园内无性系间。

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