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非整倍性染色体数目变异由于打破了生物体基因组剂量的平衡,往往造成丰富的表型变化,在植物遗传改良研究中被广泛利用。然而,由于缺乏合适的研究材料,有关木本植物染色体非整倍性变异对表型变异的影响及分子机制尚不明确。本研究以二倍体‘毛新杨’(Populus tomentosa×P.bolleana)与三倍体‘银中杨’(P.alba×P.berolinensis‘Yinzhong’)杂交获得的1个具有丰富染色体数目变异类型的全同胞异源异倍性子代群体为材料,在解析其不同个体染色体组成的基础上,对该群体的株高、地径等表型变异规律进行了研究,并分析了其DNA甲基化变异模式。相关研究对于明确与杨树重要性状形成相关的染色体组合类型,指导杨树乃至林木染色体工程定向育种策略的制定,具有一定的理论和实践意义。主要研究结果如下: 1.开发了基于SSR分子标记的杨树非整倍体分子核型分析技术体系,并结合基因组重测序对‘毛新杨’ב银中杨’的65个子代的染色体组成进行了解析。研究发现,这65个杂交子代中存在2个二倍体(2n=2x),26个染色体数目介于38~57之间的超二倍体(2n=2x~3x),24个染色体数目介于57~76之间的超三倍体(2n=3x~4x),10个四倍体(2n=4x)以及3个染色体数目稍多于76的超四倍体(2n=4x+)。同时,还检测到其中部分子代植株存在染色体缺失和重复等结构变异。 2.‘毛新杨’ב银中杨’全同胞异源异倍体子代植株在苗期生长方面存在差异。对一年生嫁接苗的生长调查分析,父母本株高平均值为182.41cm,2x组株高平均值为160cm,4x组株高平均值为163.75cm,非整倍体组株高平均值为112.33cm;父母本地径平均值为13.51mm,2x组地径平均值为12.32mm,4x组地径平均值为11.34cm,非整倍体组地径平均值为9.50mm。总的来说,非整倍体植株在苗期株高、地径等生长指标方面,与亲本、二倍体和四倍体同胞相比总体处于劣势,但其中也存在少量生长较为优良的个体。父母本的光合速率表现要优于各子代倍性组,亲本光合速率平均值为21.14μmolCO2m-2s-1,整倍体组光合速率平均值为18.99μmolCO2m-2s-1,非整倍体组光合速率平均值为18.53μmolCO2m-2s-1。整倍体组与非整倍体组相比,光合速率没有表现出明显的优势。 3.‘毛新杨’ב银中杨’异倍体杂交子代与亲本相比,普遍发生了DNA去甲基化现象。利用甲基化敏感扩增多态性技术(Methylation Sensitive Amplified Polymorphism,MSAP)技术对该全同胞异源异倍性群体DNA甲基化变异进行分析,利用33对具有良好多态性的引物对65个个体进行MSAP分析,共检测到24256个位点,在所有子代中,遗传自父母本的各类型甲基化位点共14536个,发生变异的位点有9720个。子代发生非甲基化的位点数为6602个,占子代各类型甲基化水平的52.76%;发生全甲基化的位点数为2515个,占子代各类型甲基化水平的20.10%;发生半甲基化的位点数为3396个,占子代各类型甲基化水平的27.14%。父本非甲基化水平为36.34%,全甲基化水平为27.62%,半甲基化水平为36.05%;母本非甲基化水平12.56%,全甲基化水平和半甲基化水平均为43.72%。综上,子代普遍发生了去甲基化现象。子代中,非整倍体与四倍体甲基化水平高于二倍体,表明同胞间染色体剂量的差异对甲基化水平存在影响。