【摘 要】
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杨树是我国广泛栽培的树种之一,在工业用材、生态防护和绿化环境等方面具有不可替代的作用。杨树为多年生落叶乔木,在秋季形成驻芽以应对干燥寒冷的冬季,在春天温度和水分适宜的条件下,萌芽打破休眠后开始萌发,恢复生长。芽的休眠与萌发是杨树重要的生存策略,是对环境适应的综合体现,影响着杨树的地理分布和木材材积量。目前,有关杨树驻芽和萌芽时间的遗传机制还知之甚少。本研究以美洲黑杨（Populus deltoid
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杨树是我国广泛栽培的树种之一,在工业用材、生态防护和绿化环境等方面具有不可替代的作用。杨树为多年生落叶乔木,在秋季形成驻芽以应对干燥寒冷的冬季,在春天温度和水分适宜的条件下,萌芽打破休眠后开始萌发,恢复生长。芽的休眠与萌发是杨树重要的生存策略,是对环境适应的综合体现,影响着杨树的地理分布和木材材积量。目前,有关杨树驻芽和萌芽时间的遗传机制还知之甚少。本研究以美洲黑杨（Populus deltoides）和小叶杨（Populus simonii）杂交子代作为研究材料,对杨树驻芽和萌芽时间进行QTL定位分析,并挖掘相关的候选基因,深入研究杨树驻芽和萌芽时间的遗传机制。主要研究结果如下:1.以美洲黑杨和小叶杨杂交F1代的无性系为材料,建立了随机区组扦插试验林,2020～2021年测定了每棵树的驻芽和萌芽时间。基于已构建的两个亲本高密度遗传图谱,采用区间作图法、复合区间作图法以及关联分析法对驻芽和萌芽时间进行了QTL定位分析。结果显示复合区间作图法最有效,而其它两种方法收效甚微。利用复合区间作图法,在12个连锁群上定位到23个与杨树驻芽时间相关的QTL位点,其中11个QTL位于母本美洲黑杨第1、2、4、5、6、7、10、11、17和19连锁群,而其余12个QTL位于父本小叶杨第1、2、3、4、6和12连锁群;在15个连锁群上定位到26个与杨树萌芽时间相关的QTL位点,其中13个位于美洲黑杨第1、3、5、6、10、11、15和17连锁群,其余13个QTL位于小叶杨第1、2、3、4、7、8、10、14、15、18和19连锁群。2.开发了基因功能注释和富集分析软件包Gen AE,利用该软件对QTL位点附近的基因进行功能注释,以挖掘相关候选基因。该软件分为六个步骤来实现算法:（1）对较大的基因组序列文件进行分割;（2）将分割后的文件提交到蛋白质数据库进行比对;（3）合并比对结果并提取比对信息;（4）对上一步的比对结果进行功能注释;（5）提取基因组注释信息;（6）提供候选基因文件,基因组注释结果作为背景基因,进行富集分析。3.根据QTL区间内基因的功能注释,筛选杨树驻芽和萌芽时间相关的候选基因。结果挖掘到57个与杨树萌芽和驻芽时间相关的候选基因,这些基因可分为7大类。进一步对这些候选基因进行GO和KEGG富集分析,研究发现植物激素信号转导通路、植物有丝分裂原蛋白激酶信号转导通路、生长素激活信号转导通路和生长素激活信号通路在杨树芽的休眠与萌发过程中发挥了重要作用。本研究检测到了更多有关杨树驻芽和萌芽时间的QTL位点,并且筛选出了相关的候选基因,这将有助于进一步理解杨树生长及适应性的分子机理,为加速杨树的遗传改良提供重要的参考依据。
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