长白落叶松作为我国东北地区重要的荒山造林树种之一,其生长速度快,适应性强,材性优良,用途广泛,具有重要的经济和生态地位。对长白落叶松进行遗传改良研究,将有助于加快良种化进程,提高经济和森林生态效益。由于早期落叶松无性系扩繁较难,优良家系评价是良种选育的主要途径,因此在上个世纪60年代开始,营建大批落叶松种子园,但相对世界研究,我国林木种子园建园时间较晚,林木改良工作进展缓慢,且早期种子园优树评价只注重亲本生长性状,忽视了其开花结实规律、种子播种品质等特性,导致目前我国长白落叶松种子园良种产量不稳定,种子遗传品质低下等问题,致使良种利用率较低。本研究以长白落叶松种子园亲本及子代为试验材料,对亲本无性系各生长性状、木材性状、抗寒性、种实性状和发芽特性及子代生长性状进行了遗传变异研究,得到了如下研究结果:(1)以58个长白落叶松亲本无性系为材料,对其生长性状进行变异分析,结果表明绝大部分的生长性状间均存在显著或极显著差异(P<0.05或P<0.01),其变异系数变化范围为8.05-54.97%,即存在较大的变异,有利于优良无性系的选择。各生长性状重复力变化范围为0.1023-0.7442,其中树高重复力最大,且大多数性状重复力在0.4090以上,属中高等水平重复力。利用主成分分析将各生长性状分为4个主成分,不同无性系主成分值不同,为亲本优良无性系的选择提供了基础。最终以10%的入选率,利用综合评价法,以各生长性状为综合评价指标进行选择,无性系L59、L56、L77、L90、L92和L87入选为优良亲本无性系,其树高、胸径和材积遗传增益分别为15.43%、8.25%和29.73%,可作为种子园优良亲本的选择材料。(2)对58个亲本无性系各木材性状进行遗传变异分析,其结果显示,各无性系木材性状间差异达极显著水平(P<0.01),各性状表型变异系数变化范围为14.71-32.71%,重复力变化范围为0.2424-0.9355,各木材性状间变异较大,有利于优良木材性状亲本选择。不同木材性状间的相关性系数不同,且木材性状与生长性状间存在较弱的相关性。最后以10%的入选率,利用综合评价法,当以木材性状为综合评价指标进行选择时,无性系L59、L52、L36、L24、L97和L62入选为优良亲本无性系,其木材密度、木质素含量(绝对值)、纤维素含量、半纤维素含量、综纤维素含量、纤维长度、纤维宽度和纤维长宽比的遗传增益分别为1.98%、18.65%、8.44%、7.48%、3.69%、6.18%、5.04%和2.27%,可作为优良纸浆造纸无性系的选择材料;而当联合生长和木材性状进行综合评价选择时,L59、L91、L77、L90、L64和L92入选为优良无性系,其树高、胸径、材积、木质素含量(绝对值)、纤维素含量、纤维长度和纤维宽度遗传增益分别为15.14%、8.93%、30.86%、14.58%、4.82%、1.62%和3.17%,可作为兼顾生长和材性的优良无性系选择材料。(3)以58个亲本无性系当年生枝条为材料,对其进行低温胁迫,并对其中4个无性系进行不同温度和时间的低温胁迫处理,结果表明不同温度的低温胁迫下,各无性系枝条电解质渗透率变化不同,且随着低温胁迫时间的延长和温度的降低,不同无性系电解质渗透率变化也不相同。以-40℃、12h处理下各亲本无性系电解质渗透率和对照的差值为指标,利用系统聚类法进行分析,初步筛选出抗寒性较强的亲本无性系:L5、L16、L21、L23、L27、L40、L73、L78和L90,可作为优良无性系抗寒性育种材料,以及为抗性育种和优良无性系的综合评价选择提供依据。(4)以21个亲本无性系的种子为材料,对其种实及发芽特性调查,结果表明不同无性系的种实性状和发芽特性指标间差异达极显著水平(P<0.01),其表型变异系数变化范围为13.34-69.47%,各性状重复力变化范围为0.7757-0.9463,属高等重复力水平,且种实性状与发芽特性间存在一定程度的相关性,从而有利于优良无性系遗传播种品质种子的选择。最终以发芽率、发芽势和发芽指数为指标进行系统聚类分析,无性系L17、L40、L49、L52、L55、L67、L71、L88和L99聚为一类,其种子发芽特性表现优良,可作为优良品质种子的选择材料,并为良种选育和优良无性系或家系的综合评价选择提供理论基础。(5)连续多年对60个半同胞家系子代进行树高、胸径的测定和遗传变异分析,不同年份各家系树高和胸径间的差异均达极显著水平(P<0.01),其表型变异系数变化范围为17.83-33.01%,遗传力变化范围为0.487-0.798,较大的变异系数和较高的遗传力水平均有利于优良家系的选择。年年相关分析表明不同年份不同性状间均存在极显著正相关(P<0.01),且随着年份的变化,不同性状间相关系数表现出一定的变化。当随着入选率降低时,不同年份入选的优良家系不同,其中家系L30、L48、L58、L64、L101在不同年份一直表现优良,最终在2016年,以10%的入选率筛选出6个优良家系(L30、L38、L48、L58、L64、L101),其树高和胸径遗传增益分别为7.13%和8.40%。并在优良家系中选出18个优良单株:L64(104)、L58(125)、L38(39)、L101(584)、L30(41)、L58(127)、L101(81)、L101(15)、L48(517)、L101(581)、L58(163)、L64(187)、L48(33)、L48(35)、L48(64)、L58(1428)、L38(1196)和L38(59),入选的优良单株树高和胸径的遗传增益分别为16.95%和19.64%,入选的优良家系和优良单株可为改良及二代种子园的营建提供材料,并为优良家系或无性系的选择、评价提供基础。总之,本研究对长白落叶松无性系的生长性状、木材性状、抗寒性和子代生长性状等方面进行了变异分析,为长白落叶松种子园优良无性系或家系的全面、综合评价选择提供了基础,也为种子园升级换代提供参考。