楊樹雜交育種及楊樹耐澇性的研究.pdf

1、楊樹(Populus L)是世界范圍內(nèi)廣泛種植的速生用材樹種。楊樹的遺傳改良和推廣對(duì)于解決木材產(chǎn)品需求不斷擴(kuò)大與木材供應(yīng)不足之間的矛盾具有重要作用和意義。在我國(guó)，楊樹已成為最主要的工業(yè)用材林和生態(tài)防護(hù)林樹種之一。
　　 本研究以楊屬資源中經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的黑楊派楊樹為主要試材，以培育速生、高抗性楊樹新品種為目標(biāo)，圍繞楊樹的雜交育種和抗?jié)承蚤_展試驗(yàn)。主要結(jié)果如下：
　　 1.利用離體培養(yǎng)基法研究了不同溫度貯藏條件下楊樹花粉生活

2、力隨時(shí)間變化的規(guī)律，以及貯藏1～2 a后用于雜交育種的可行性。結(jié)果表明：當(dāng)培養(yǎng)基固定成分包括0.7％瓊脂+300 mg/L CaCl2+200 mg/L MgSO4+100 mg/L KNO3時(shí)，I-63楊、遼寧楊花粉萌發(fā)的最佳蔗糖、硼酸濃度分別為20％、100 mg/L和15％、100 mg/L。I-63楊和遼寧楊花粉于-20℃貯藏1 a后生活力分別為23.77％和34.19％，與新鮮花粉相比，其生活力分別降低48.51％和62.23

3、％，花粉管長(zhǎng)度分別減少48.9％和48.45％。用4℃條件貯藏1 a或-20℃條件貯藏2 a的花粉授粉后仍可以得到正常發(fā)芽的種子，尤以-20℃下貯藏的效果為好。
　　 2.通過(guò)室內(nèi)發(fā)芽試驗(yàn)研究了楊樹種子的耐貯性。結(jié)果表明：干燥方法、種子含水量、貯藏溫度和貯藏時(shí)間均對(duì)遼寧楊和I-72楊種子的發(fā)芽率、成苗率、苗高、胚根長(zhǎng)度等活力指標(biāo)有極顯著影響。對(duì)于楊樹種子貯藏，室內(nèi)陰干等緩慢脫水的干燥方法較硅膠干燥等快速脫水的方法好，尤以室內(nèi)陰干

4、1 d為最好，此時(shí)遼寧楊種子的含水量為10.16％。低溫條件可提高種子的耐貯性，遼寧楊種子貯藏溫度越低效果越好，其中以-70℃最好，貯藏110 d后種子的生活力比新鮮種子下降19.73％；I-72楊種子以4℃的低溫貯藏效果最好，貯藏110 d后種子的生活力比新鮮種子下降65.02％。在各種貯藏溫度條件下，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，種子的各項(xiàng)活力指標(biāo)均明顯降低。對(duì)于楊樹種子貯藏而言，貯藏溫度比干燥方法和種子含水量更重要。
　　 3.選取

5、湖北省廣泛栽培的黑楊優(yōu)良品種(遼寧楊、I-63楊、I-69楊、I-72楊)為親本進(jìn)行室內(nèi)切枝水培雜交育種，以期選育適宜于湖北地區(qū)栽培的楊樹優(yōu)良新品種。結(jié)果表明：雜交子代遺傳變異豐富，雜種優(yōu)勢(shì)顯著。苗高、地徑生長(zhǎng)均屬于高遺傳力性狀。一年根一年桿苗木的苗高、地徑的廣義遺傳力分別為76.74％、85.22％；苗高的一般配合力變量、特殊配合力變量分別為21.56％、78.44％，地徑的分別為61.39％、38.61％。二年根一年桿苗木的生長(zhǎng)表現(xiàn)

6、與一年根一年桿苗木一致。楊樹對(duì)銹病、潰瘍病、天牛的抗性均受多基因控制，子代遺傳變異豐富。子代的銹病抗性與親本關(guān)系顯著，而潰瘍病和天?？剐耘c親本無(wú)顯著相關(guān)性。以現(xiàn)有主栽楊樹品種的苗高生長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行苗期選擇后，雜交子代可獲得顯著的超親優(yōu)勢(shì)和遺傳增益。部分雜交子代的生長(zhǎng)量比當(dāng)前主栽品種有較大提高，其中最高雜種子代的一年根一年桿苗木的苗高、地徑比南林895楊分別提高14.98％和18.86％；二年根一年桿苗木的苗高、地徑比南林895楊分別提高1

7、3.87％和41.38％，并具有優(yōu)良的病蟲害抗性。
　　 4.采用盆栽淹水試驗(yàn)研究了20個(gè)雜交子代和親本的抗?jié)承裕怨浪銞顦淇節(jié)承缘倪z傳參數(shù)，并初步選擇抗?jié)硹顦湫缕贩N。結(jié)果表明：淹水脅迫顯著抑制了楊樹的苗高、地徑、葉面積、根系的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致生物量顯著下降。20個(gè)無(wú)性系均在淹水6～14 d后形成了膨大皮孔和不定根。與正常條件相比，淹水植株的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等氣體交換參數(shù)和葉綠素?zé)晒怙@著降低。淹水結(jié)束后，所有植株均快

8、速恢復(fù)。即使在淹水脅迫下，雜交子代仍然具有顯著的雜種優(yōu)勢(shì)，但小于正常條件下的雜種優(yōu)勢(shì)。淹水脅迫下，子代的苗高和地徑均具有豐富的遺傳變異，其最大超親優(yōu)勢(shì)分別為68.63％和20.83％。以提高抗?jié)承詾槟繕?biāo)的雜交育種中，親本的選擇標(biāo)準(zhǔn)與正常條件下有所不同。親本的特殊配合力效應(yīng)值和一般配合力效應(yīng)值比其自身的耐澇性更重要。以耐澇性較差的無(wú)性系做雜交親本，仍然可以得到高抗?jié)承缘淖哟?。就育種目標(biāo)而言，淹水脅迫下，苗高生長(zhǎng)性狀最重要，地徑生長(zhǎng)性狀次之

9、。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，利用聚類分析法可以將20個(gè)無(wú)性系明顯分為3類：無(wú)性系Lu、E4、E9、E29、A2、A8、A9、B1、B3、B4和D8聚為一類，耐澇性最強(qiáng)；無(wú)性系Lf，Ha、Lm、D1、D7、F9和F21聚為一類，耐澇性次強(qiáng)；無(wú)性系Sm和F13聚為一類，耐澇性最差。
　　 5.采用盆栽淹水試驗(yàn)研究了2個(gè)耐澇性具有顯著差異的楊樹無(wú)性系對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)，以探索楊樹的耐澇機(jī)理。結(jié)果表明：I-69楊的抗?jié)承詮?qiáng)，而小葉楊對(duì)淹水脅迫敏感，兩

10、者抗?jié)承缘牟町愺w現(xiàn)在形態(tài)、解剖、生理等多方面。I-69楊與小葉楊抗?jié)衬芰Φ牟町愔饕w現(xiàn)在淹水后期(8～22 d)，而后期差異的形成與前期(1～8 d)兩者對(duì)淹水脅迫響應(yīng)的不同密切相關(guān)。生理方面，I-69楊在淹水前期即大幅度降低葉片水勢(shì)，誘導(dǎo)氣孔快速關(guān)閉，以減少水分散失，并保持較高的自由水含量和水分利用率，從而維持較高的光合速率。同時(shí)，I-69楊還通過(guò)迅速、大量分解葉綠素以減少對(duì)光能的吸收，降低光能過(guò)剩和光氧化對(duì)光合系統(tǒng)的破壞作用，并分解

11、蛋白質(zhì)以合成其它抗逆物質(zhì)，提高植株抗性。小葉楊則缺乏相應(yīng)機(jī)制，在淹水脅迫前期，葉片水勢(shì)降低緩慢，氣孔關(guān)閉遲緩，水分大量散失，導(dǎo)致植株水分平衡破壞，且大量自由水轉(zhuǎn)變?yōu)槭`水，水分利用效率降低。同時(shí)，小葉楊葉綠素分解緩慢，造成光能過(guò)剩和光氧化作用嚴(yán)重，導(dǎo)致PSⅡ的光合性能受損，光合速率大幅降低。形態(tài)方面，I-69楊膨大的皮孔在淹水脅迫過(guò)程中一直保持正常，而小葉楊膨大的皮孔在淹水后期易受細(xì)菌感染，大量腐爛。I-69楊的根系可忍受長(zhǎng)期淹水脅迫，

12、能夠形成并保持較大的孔隙度，而小葉楊的根系雖然可形成較大孔隙度，但淹水后期大量腐爛，孔隙度迅速變小。淹沒處理下，I-69楊的葉片可保持完整結(jié)構(gòu)，而小葉楊的葉片則表皮破裂，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損。解剖方面，I-69楊的葉片能夠在長(zhǎng)期淹水脅迫下保持較完整的超微結(jié)構(gòu)，而小葉楊葉片的超微結(jié)構(gòu)在淹水后期損傷嚴(yán)重，細(xì)胞器大量解體。作者認(rèn)為，耐澇楊樹品種兼具避缺氧性與耐缺氧性機(jī)制，而敏感品種則缺乏相應(yīng)機(jī)制。淹水脅迫下，迅速皮孔膨大并保持正常活性、快速降低水勢(shì)并