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杨树杂交亲本与子代遗传变异及其分子基础研究

作　者: 李善文
导　师: 张志毅；李百炼
学　校: 北京林业大学
专　业: 林木遗传育种
关键词: 杨树 杂交 遗传变异 分子基础 AFLP mRNA差异显示
分类号: S792.1
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 398次
引　用: 17次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
本文缩略词  9-14
引言  14-16
1 文献综述  16-40
  1．1 杨树杂交育种研究进展  16-27
    1．1．1 国外杨树杂交育种概况  16-20
      1．1．1．1 世界杨树种质资源  16-17
      1．1．1．2 派内种间杂交  17-19
      1．1．1．3 派间杂交  19-20
    1．1．2 国内杨树杂交育种研究进展  20-27
      1．1．2．1 中国杨树种质资源  20-21
      1．1．2．2 派内种间杂交  21-23
      1．1．2．3 派间杂交  23-26
      1．1．2．4 杂交育种存在的主要问题及采取对策  26-27
  1．2 植物杂种优势遗传机理研究进展  27-38
    1．2．1 杂种优势的普遍性及其利用  27-28
    1．2．2 杂种优势遗传机理研究进展  28-38
      1．2．2．1 杂种优势的遗传学基础  28-29
      1．2．2．2 遗传距离与杂种优势  29-34
      1．2．2．3 数量性状位点杂合度与杂种优势  34-35
      1．2．2．4 基因表达调控与杂种优势  35-38
    1．2．3 树木杂种优势分子机理研究进展  38
  1．3 立题依据与技术路线  38-40
2 杨树不同杂交组合种子及苗期性状遗传变异分析  40-70
  2．1 材料与方法  40-44
    2．1．1 试验地概况  40
    2．1．2 杂交亲本  40
    2．1．3 杂交亲本交配试验设计  40
    2．1．4 杂交方法  40-41
    2．1．5 田间试验设计  41
    2．1．6 性状调查方法  41-42
    2．1．7 统计分析方法  42-44
      2．1．7．1 各性状均值、标准差、变异系数  42-43
      2．1．7．2 方差分析  43
      2．1．7．3 多重比较  43
      2．1．7．4 表型、遗传相关分析  43-44
      2．1．7．5 主成分分析  44
      2．1．7．6 聚类分析  44
  2．2 结果与分析  44-66
    2．2．1 各杂交组合的果序长度及种子性状  44-47
      2．2．1．1 果序长度  44-45
      2．2．1．2 每果序种子数  45-46
      2．2．1．3 千粒重  46
      2．2．1．4 种子发芽率  46-47
    2．2．2 各杂交组合一年生苗木的苗高、地径及分枝数  47-49
      2．2．2．1 各性状均值及标准差  47-48
      2．2．2．2 方差分析及遗传力估算  48
      2．2．2．3 多重比较  48-49
    2．2．3 各杂交组合二年生苗木的生长、分枝及叶片性状  49-66
      2．2．3．1 组合内单株间变异分析  49-54
      2．2．3．2 组合间变异分析  54-56
      2．2．3．3 性状方差分析  56-57
      2．2．3．4 生长性状多重比较  57-58
      2．2．3．5 性状遗传力分析  58-59
      2．2．3．6 性状间相关分析  59-61
      2．2．3．7 主成分分析  61-64
      2．2．3．8 聚类分析  64-65
      2．2．3．9 优良单株选择  65-66
  2．3 小结与讨论  66-70
    2．3．1 小结  66-68
    2．3．2 讨论  68-70
3 杨树杂交亲本AFLP标记遗传变异分析  70-94
  3．1 材料与方法  70-79
    3．1．1 试验材料及其来源  70-72
    3．1．2 试剂及配制  72-73
      3．1．2．1 试剂来源  72
      3．1．2．2 配制提取DNA所需溶液  72-73
    3．1．3 DNA提取和检测  73-74
      3．1．3．1 DNA提取和纯化  73-74
      3．1．3．2 DNA检测  74
    3．1．4 AFLP分析  74-79
      3．1．4．1 接头和引物  74
      3．1．4．2 模板DNA准备  74-75
      3．1．4．3 DNA的双酶切和连接  75
      3．1．4．4 预扩增  75-76
      3．1．4．5 选择性扩增  76
      3．1．4．6 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳  76-78
      3．1．4．7 结果记录  78
      3．1．4．8 数据统计分析  78-79
  3．2 结果与分析  79-91
    3．2．1 引物筛选  79
    3．2．2 标记多态性分析  79-80
    3．2．3 杨属种间及无性系间遗传变异  80-87
      3．2．3．1 白杨派种间和种内无性系间  86-87
      3．2．3．2 黑杨派种间和种内无性系间  87
      3．2．3．3 青杨派种间和种内无性系间  87
    3．2．4 杨属派间遗传变异  87-89
      3．2．4．1 白杨派与黑杨派、青杨派及胡杨派间  88
      3．2．4．2 黑杨派与青杨派、胡杨派间  88
      3．2．4．3 青杨派与胡杨派间  88-89
    3．2．5 杨属种及无性系聚类分析  89-91
      3．2．5．1 各派内种间聚类结果  89-91
      3．2．5．2 派间聚类过程  91
  3．3 小结与讨论  91-94
    3．3．1 小结  91-92
    3．3．2 讨论  92-94
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  94-105
  4．1 材料与方法  95-96
    4．1．1 试验地概况  95
    4．1．2 试验材料  95-96
      4．1．2．1 杂交亲本及来源  95
      4．1．2．2 杂交亲本交配设计  95-96
    4．1．3 试验方法  96
      4．1．3．1 生长性状调查  96
      4．1．3．2 DNA提取及AFLP分析  96
    4．1．4 统计分析  96
  4．2 结果与分析  96-102
    4．2．1 杂交组合苗木生长性状均值、标准差及变异系数  96
    4．2．2 亲本间遗传距离及聚类分析  96-99
    4．2．3 亲本间遗传距离与子代生长性状相关分析  99-100
    4．2．4 遗传距离与生长性状的一元线性回归分析  100-101
    4．2．5 遗传距离与生长性状的二次抛物线回归分析  101-102
  4．3 小结与讨论  102-105
    4．3．1 小结  102-103
    4．3．2 讨论  103-105
5 杨树杂交亲本与子代基因差异表达研究  105-123
  5．1 材料与方法  105-112
    5．1．1 试验材料及其生长量调查  105-106
    5．1．2 试剂  106
    5．1．3 DEPC处理水及器皿  106
    5．1．4 溶液配制  106
    5．1．5 锚定引物与随机引物  106
    5．1．6 RNA提取  106-107
    5．1．7 RNA样品中微量DNA去除  107-108
    5．1．8 mRNA差异显示  108-112
      5．1．8．1 cDNA第一链合成  108
      5．1．8．2 PCR扩增  108-109
      5．1．8．3 变性聚丙烯酰胺凝胶电脉  109
      5．1．8．4 差异cDNA片段的回收、再扩增和检测  109-110
      5．1．8．5 PCR产物的克隆和测序  110-112
  5．2 结果与分析  112-121
    5．2．1 杂交亲本及子代生长差异比较  112-113
    5．2．2 引物筛选  113
    5．2．3 杂交种间及杂交种和亲本间基因差异表达类型  113-114
    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  114-121
  5．3 小结与讨论  121-123
6 结论及研究展望  123-126
  6．1 结论  123-125
  6．2 研究展望  125-126
参考文献  126-142
作者简介  142-143
导师简介  143-145
博士期间发表的论文及获奖成果  145-146
致谢  146

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 森林树种 > 阔叶乔木
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