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黑杨派无性系苗期产量相关性状的遗传变异

作　者: 牛正田
导　师: 张绮纹
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林培育
关键词: 黑杨派杨树无性系产量相关性状遗传变异
分类号: S792.11
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 5次
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内容摘要

本文以我国目前在华北中原地区杨树生产中广泛栽培的黑杨派无性系为研究对象，通过1年生扦插苗盆栽控制试验，采用光合测定系统、叶面积仪、解剖学、非结构性碳水化合物含量测定、叶绿素计等方法，系统研究了9个黑杨派无性系产量性状以及物候、形态、气体交换特性、叶片生长发育特性、根冠比、显微结构和生化性状等产量相关性状的遗传变异规律，并对这些指标与产量性状进行相关和回归分析，以期揭示速生无性系所具有的优良特性，探讨这些性状能否作为选育速生无性系的早期选择指标以及能否成为杨树理想株型的新指标。盆栽试验结果表明：(1)9个黑杨派无性系在产量性状上存在着极显著的差异。苗高、地径、生物量无性系重复力高，说明这三个性状受遗传因素影响较大，对它们进行直接选择是可靠的。生物量测定结果与无性系对比林试验结果基本一致，生物量大生长快的四个无性系为108杨、107杨、Por杨和111杨，生物量小生长慢的是Be杨和113杨，苗高、地径和茎容量指数与生物量显著相关，是选育高产无性系的可靠指标之一。(2)9个黑杨派无性系在物候期上差异较大，特别是生长后期诸物候期变异幅度更大，决定各无性系生长期长短的因素主要是生长后期诸物候期的差异，将生长后期诸物候期的早晚作为速生无性系早期选择的依据。生长较快无性系的生物量是在速生期内依靠较高生长效率来获得，生长效率也是选择速生无性系应考虑的一个相关指标，生长季节的长短只是无性系对栽培地点长期适应的结果。(3)9个无性系所测定的7个叶片形态及2个间接性状，除叶片含水率在无性系间差异不显著外，其余8个性状在无性系间均存在显著差异，比叶面积虽然在无性系间存在显著差异，但该性状受遗传因素影响较小，其它性状重复力值均较高。光照对叶片生长发育影响很大，上部叶片受强光照影响，树冠上部叶片较树冠下部叶片更长、更宽，叶柄更长更粗。上部叶片与生物量相关性高，是选育高产无性系的可靠指标之一。(4)叶片生长发育特性中，全株总叶面积、叶面积增长速率、放叶间隔期、节间长度和全株总叶片数量都可以作为选育速生无性系时的参考指标。(5)适当的干物质在树冠和树根的分配，对于植物的生长发育具有重要影响，根冠比过高或是过低对于植物的生长发育都不利。适合的根冠比可以作为选育速生无性系的指标。(6)9个无性系的气体交换特性研究表明：速生无性系除了在不同叶位叶片光合平均值较高，说明速生无性系叶片随叶龄的增大光合速率变化比较缓慢，或者说叶片维持高光效的时间更长，可以作为选择速生无性系的指标外，速生无性系在其它指标方面并没有表现出较生长慢的无性系更优良的特性。不同无性系的水分利用效率与相应的蒸腾速率负相关，而与净光合速率并不相关，因此可以认为无性系间水分利用效率的差异是由于它们蒸腾速率差异造成的，选育高产和高水分利用效率的杨树无性系是可行的。(7)三个杨树无性系叶表皮形态基本一致，它们之间没有质的不同，仅有量的差异。根据形态学及气孔形状，首次报道了杨树的气孔密度、大小、形状以及表皮细胞面积和单叶表皮细胞数目可以作为杨树高产指标。生长快的无性系叶片上表面气孔数多，气孔小，上下表皮气孔数目比较大，表皮细胞面积大，而且平均每个叶片表皮细胞数目多，栅栏组织更厚，叶肉细胞中叶绿体数目多，但是体积较小。生长慢的无性系则相反。因此叶片上表皮气孔数目和大小、表皮细胞面积大小和平均单叶表皮细胞数目、栅栏组织厚度、叶肉细胞中叶绿体数目和大小都可以作为选育速生无性系的指标之一。(8)扦插前插穗内非结构性碳水化合物(TNC)含量研究表明：无性系间TNC并无显著差别，且TNC与插穗萌条数没有线性相关性，但是每一萌蘖条干物重与非结构性碳水化合物含量和萌条数都具有显著相关性，TNC的高低可以影响萌条的干重，对于萌条的早期生长具有重要影响。(9)应用叶绿素计测量SPAD值可以预测杨树的叶绿素含量及含氮量，但不同无性系杨树叶片之间SPAD值并无显著差别，不同部位叶片和不同季节叶片SPAD值差别明显，因此利用SPAD值预测杨树产量以及诊断杨树叶片中叶绿素含量和含氮量应慎重。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-28
  1.1 引言  12-13
    1.1.1 研究背景  12-13
    1.1.2 研究目的和意义  13
    1.1.3 项目来源与经费支持  13
  1.2 国内外杨树产量生理遗传学及理想株型研究进展  13-25
    1.2.1 影响叶片碳同化能力的主要因素  14-19
    1.2.2 光合产物的分配  19-23
    1.2.3 理想株型研究进展  23-25
    1.2.4 存在主要问题  25
  1.3 研究目标和主要研究内容  25-27
    1.3.1 研究目标  25-26
    1.3.2 主要研究内容  26-27
  1.4 研究技术路线  27-28
第二章研究材料与方法  28-36
  2.1 实验材料  28-29
    2.1.1 实验材料的选择  28
    2.1.2 试验材料的培养  28-29
    2.1.3 苗木生长环境条件  29
  2.2 研究方法  29-36
    2.2.1 物候期研究  29
    2.2.2 生长指标测定  29
    2.2.3 生理、生态过程测定  29-31
    2.2.4 叶片形态参数的测定  31-32
    2.2.5 叶片显微、解剖及超微性状测定  32
    2.2.6 叶片的生长发育及叶面积增长与高增长的相关性统计  32-33
    2.2.7 根冠比  33
    2.2.8 生化指标测定  33-35
    2.2.9 统计分析方法  35-36
第三章结果与分析  36-86
  3.1 黑杨派无性系生长性状的遗传变异分析  36-41
    3.1.1 不同时期的生长差异  36
    3.1.2 无性系间苗高和地径的比较  36-39
    3.1.3 各无性系地径、苗高、茎容量指数和生物量相关性分析  39-41
  3.2 无性系的生长进程及物候期研究  41-45
    3.2.1 物候期差异状况  42-43
    3.2.2 物候期的划分  43-44
    3.2.3 生物量与物候期、生长效率的关系  44-45
  3.3 不同无性系叶片形态性状的遗传变异分析  45-52
    3.3.1 不同无性系叶片形态性状的遗传变异  45-48
    3.3.2 性状间相关性分析  48-52
  3.4 叶生长发育与生物量的关系  52-57
    3.4.1 叶片数量与生物量的关系  52-54
    3.4.2 叶面积的增长速率与高生长速率的关系  54-55
    3.4.3 放叶间隔期、节间长度和全株总叶片数的无性系差异  55-57
  3.5 根冠比  57
  3.6 不同无性系的气体交换特性  57-74
    3.6.1 光合作用—光响应曲线  57-60
    3.6.2 光合作用—CO2 响应曲线  60-61
    3.6.3 光合能力日变化  61-65
    3.6.4 光合能力的季节性变化  65-68
    3.6.5 不同叶位叶片的气体交换  68-72
    3.6.6 功能叶  72-73
    3.6.7 气体交换特征与杨树生长的关系  73-74
  3.7 显微结构  74-79
    3.7.1 气孔频度、大小  74-76
    3.7.2 表皮细胞大小与数量  76-77
    3.7.3 栅栏组织与海绵组织  77-78
    3.7.4 叶肉细胞内叶绿体数目与大小  78-79
  3.8 生化指标的差异  79-86
    3.8.1 非结构性碳水化合物含量与生长季节初期生长量的关系以及季节性变化  79-82
    3.8.2 应用 SPAD 值预测杨树叶片叶绿素、氮含量和生长量的初步研究  82-86
第四章结论与讨论  86-98
  4.1 结论  86-88
  4.2 讨论  88-96
    4.2.1 生物量与生长效率和生长期的关系  88-89
    4.2.2 生物量与叶片形态性状的关系  89-90
    4.2.3 气体交换  90-91
    4.2.4 解剖  91-93
    4.2.5 SPAD 值  93-94
    4.2.6 非结构性碳水化合物  94-95
    4.2.7 根冠比  95
    4.2.8 有待进一步研究的问题  95-96
  4.3 展望  96-98
参考文献  98-106
附录  106-114
在读期间的学术研究  114-115
致谢  115

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