桉树杂种优势及其分子标记辅助选择研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 27次 | 上传用户:bitbooy
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本研究以10株尾叶桉母本及10株细叶桉父本的析因交配群体为研究材料,估算了杂交群体在树高、胸径、材积和耐寒性状上的遗传参数,选择了速生、耐寒的尾叶桉×细叶桉杂种;利用新开发的206个桉树EST-SSR标记,结合前期发表的90个基因组SSR标记,检测了杂交亲本的遗传变异水平,估算了亲本的遗传相似性,比较了两类标记对亲本遗传变异检测的有效性;估算了亲本的遗传相似性与子代表现、杂种优势、亲本特殊配合力和一般配合力等参数的相关。主要结论如下:1.依据0.5年、1.5年以及2.5年生耐寒性估算的遗传参数,结果表明:在子代及母本自由授粉家系中,母本效应方差分量在各年份皆不显著而父本效应方差分量均显著(P<0.01或0.05),父母本互作效应方差分量仅在2.5年生时显著;各年份加性与显性变异系数均保持稳定;杂种子代中,σ2D/σ2A的比值小于1.0,而不同年龄段之间波动很大,从0.5年生时0.01到1.5年生时的0.86;耐寒性的狭义遗传力中等偏低,范围从0.06到0.29;不同年度间加性遗传相关随群体和年龄不同变化很大。结果表明,桉树耐寒性的遗传参数,受到不同年度之间气候条件的影响十分明显。2.通过对57个尾叶桉×细叶桉杂交子代的生长和耐寒性的联合选择研究表明: 4年生时,树高、胸径和材积形状上,母本和父本间的差异显著,而母本×父本互作不显著;在2.5年生耐寒性状上,母本、父本和母本×父本的互作的差异均达显著水平;1.5年生和2.5年生的材积与耐寒性的加性遗传相关分别为0.28和0.69,表明对生长的选择可在一定程度上提高耐寒性;结合生长和耐寒性表现,评选出11个优良杂种和12株优良杂种单株。3.对不同试验地点亲本的生长性状和耐寒性状配合力分析结果表明:4年生树高、胸径和材积,母本的一般配合力效应(GCA)均达到0.01显著水平,而父本的GCA均未达到显著水平;亲本的特殊配合力效应(SCA)在树高性状上达到0.05显著水平,而在胸径和材积性状的SCA不显著;2.5年生时的耐寒性上,母本和父本GCA分别达到0.05和0.01显著水平,SCA达到0.05显著水平。尾叶桉2号、3号、5号、10号以及细叶桉13号、15号和18号亲本在生长性状上具有较高的GGA效应值,其中在耐寒性状上尾叶桉2号亲本表现最好。在本实验中不同杂交组合之间比较表明:杂交组合E.u07×E.t18在生长性状上具有最大SCA正效应值,杂交组合E.u09×E.t20在耐寒形状上具有最高的SCA效应值。4.利用GenBank中23,977条桉树EST序列聚类拼接成的8,266条Unigene开发了206个SSR标记。共设计引物891对,其中636对有PCR产物。利用尾细桉作图群体的母本(P1)或父本(P2)进行测序,216对引物测序结果较好。通过与源EST序列各自比对,扩增产物中206个同源性较高,其他10个可能是PCR的误扩增。利用这206个标记检验不同基因型的10株尾叶桉和10株细叶桉亲本遗传变异情况表明,186个标记能够有效的检测到等位基因,并获得1201个等位片段,每个位点的等位片段数从1~15不等。其中171个标记表现为多态性的,15个标记是没有多态性的。在这171个多态位点中,观测杂合度(Ho)的变化范围为0~1.0(平均为0.4545);期望杂合度(He)的变化范围为0.0987~0.9359 (平均为0.6942);多态信息量(PIC)的变化范围为0.0940~0.9059 (平均为0.6409)。5.从GenBank中下载的3组计167条巨桉基因组线性DNA序列中, 47条含有SSR位点。利用SSR位点侧翼序列共合成了33对引物。经PCR优化后,利用7对引物能够用于重测序的引物,对不同基因型的10株尾叶桉和10株细叶桉亲本进行了基因分型。其中5个标记能成功用于分型,平均每个位点扩增到7个等位基因,观测杂合度(Ho)平均为0.5399,期望杂合度(He)平均为0.7818。多态信息量(PIC)变化范围为0.6711~0.7891,平均为0.7262。6.选取90个全基因组均匀分布的基因组SSR标记对10株尾叶桉母本及10株细叶桉父本进行遗传变异检测。共扩增到998条等位片段,每个位点平均等位基因数为11,观测杂合度(Ho)变化范围为0~1.0(平均0.5805);期望杂合度(He)变化范围为0.1693~0.9559 (平均0.8197);多态信息量(PIC)变化范围为0.1572到0.9265(平均0.7798)。将171个EST-SSR标记与90个基因组SSR标记扩增得到的等位片段转化成1/0矩阵后计算Jaccard遗传相似性系数(GS),并分别与子代表现、杂种优势、亲本特殊配合力和一般配合力做相关分析。结果表明:生长性状上,除EST-SSR标记GS与1.5年生子代杂种优势树高、胸径和材积三个生长性状呈显著正相关(P<0.05)外,其他均没有明显相关。在耐寒性状上,EST-SSR标记和基因组SSR标记GS均与2.5年生子代表现及亲本一般配合力呈显著负相关(P<0.05或0.01)。此外,各年份各性状的子代表现与杂种优势、亲本一般配合力及特殊配合力均呈极显著正相关(P<0.01);各年份各性状的杂种优势与亲本特殊配合力呈极显著正相关(P<0.01),与亲本一般配合力只在特定年份呈显著相关,且相关系数较低。综上所述,桉树的杂种优势表现可能是一个依不同性状和不同年份的环境条件而变化的动态过程。除受遗传控制以外,还可能受到在不同年份中环境诱导的基因不同表达水平的影响,以及环境因素的直接影响等等。因此,对于桉树来说,利用单一性状预测杂种优势可能具有一定的风险。在未来的研究中,选择与控制目标性状QTLs紧密连锁的分子标记是一个可采取的重要策略。
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