我国东北西部开展桑蚕开发的关键是桑树资源的培育,而培育桑树资源的主要限制因素是具有较强的耐寒、耐旱、耐瘠薄桑树品种的选育.由于东北西部干旱、寒冷的气候条件,严重制约了现有桑树品种的正常生长,因此,如何选育适于本地区栽培的桑树主栽品种也成为长期以来迫切需要解决的重大技术问题.东北西部地区自然分布有较大面积的野生桑树种群,这些桑树种群不仅具有很强的适应性,而且具有较大的杂合性和变异性.通过对该地区野生桑树的调查和选择,有可能选育出具有叶片大、产叶量高、叶片质量好的优良类型,进而从根本上解决西部地区桑树主栽品种问题.此外,通过对这些优良类型的选择,还可为今后进一步的良种选育提供优良育种材料.因此,该研究不仅在桑树野生资源利用等方面具有重要的理论意义,而且对于目前正在东北西部实施的"瀚海桑田"工程具有重大的实践意义. 本文以大叶、生长状况良好等性状为主要选择目标,对西部野生桑树资源进行了规模化普查,建立了国内首个收集类型最多,面积最大的蒙桑基因库.同时,在优树群体中选择出了一个大叶优良类型.向海桑1号.通过对向海桑1号的生长量、产叶量、物候期等生长情况,耐寒性、抗病虫害性等抗逆性状,叶片的粗脂肪、粗蛋白、干物质、灰分以及18种氨基酸含量等叶片质量性状以及养蚕成绩等利用途径方面的系统研究.确定向海桑1号具有较强抗寒、抗旱特性和优良的叶片质量.在此基础上,应用ISSR、AFLP等先进的分子标记技术对向海桑1号的遗传背景进行了分析;应用光合和荧光测定手段对向海桑1号的光合生理特性进行了研究;应用阻抗谱技术和光合、荧光测定技术,对向海桑1号相抗寒、抗旱指标进行了初步研究.研究结果如下: 1、向海桑1号与北方地区其它桑树栽培品种的对比试验结果表明:从向海地区野生桑树群体中选择出的向海桑1号与东北地区蚕用桑对照品种秋雨桑以及其它一些栽培桑品种相比,在生长量、产叶量等方面具有较好的表现.其单株产叶量3年生时达到633.3 g,超过了目前东北东部地区推广的龙桑1号(599.9g)、秋雨(308.6g),与河北引进的桑树品种椁椤桑相近(639.9g).表现了较好的速生性. 2、向海桑1号具有较强的耐寒性、耐旱性和抗病虫害特性.在干旱、寒冷的气候条件下,表现了较好的越冬性状,是所有参试的7个品种中唯一可以自然封顶的品种,为目前东北地区最抗寒的桑树品种.此外,向海桑1号开具有较强的抗病虫害特性,尤其是对桑赤锈病(Aecidium mori(Barclay))、桑蓟马(Pseudcden drothrips moriNiwa)、红蜘蛛(.Tetranychus cinnabarinus Boisduval)西部地区主要病虫害具有较强的抗性.是东北西部地区优良的桑树品种. 3、向海桑1号与东北地区蚕用桑对照品种秋雨桑以及其它一些栽培桑品种对比研究表明:向海桑1号在养分含量、叶片质量上以及养蚕成绩等方面具有较好的表现,其K<+>、ca<2+>、Zn<2+>、Mg<2+>、Fe<3+>等微量元素的含量分别为8.29x103 mg/kg、2.78﹪、41.8 mg/kg、1.02×104 mg/kg、3.5×102 mg/kg,粗蛋白、粗脂肪、灰份和干物质含量分别为16.87﹪、4.34﹪、8.78﹪和37.68﹪.除粗蛋白略低外,其它有效成分含量都相当于或者略高于其它桑树品种.向海桑1号叶片迟硬化率为86.2﹪,茧层率21.64﹪平均单茧重1.99 g,与其它桑树品种相似.可以作为东北西部地区蚕用桑栽培品种. 4、利用ISSR、AFLP分子标记技术分别分析了向海桑1号与野生桑种群之间以及和桑树栽培品种之间在分子水平上的遗传关系.结果表明,向海桑1号在遗传背景上不仅与椁椤桑、龙桑1号等栽培桑品种存在较大遗传距离,而且和分布在同地区的野生桑树也存在一定的遗传距离.这不仅说明了桑树本身种群间的丰富遗传多样性,而且也在一定程度上验证了向海桑1号在形态上与其它栽培桑和野生桑树之间的显著差异. 5、通过对向海桑1号与其它栽培桑(龙桑1号、椁椤桑)和野生桑(向海桑6号,向海桑30号)主要光合特性上的研究表明:向海桑1号具有较高的光合速率(Pn),光合作用量子效率(φ),羧化效率(CE).该品种8月末测定最大光合速率值达到8.7μmol m<-2>s<-1>,是栽培品种椁椤桑(3lamol m<-2>s<-1>)的近3倍.此外,向海桑1号的光合量子效率(φi)达到0.0367 m01.mol<-1>,羧化率(CE)为0.0411 tool m<-2>s<-1>,分别是椁椤桑的1.6倍(φi)和1.4倍(CE),表现了较好的光合特性.不仅可以直接作为栽培品种,而且也是非常优良的桑树生理育种亲本材料. 6、桑树各参试品种在光合日变化中,都出现了光抑制造成的"午睡"现象.但是,在"午睡"程度差异较大.向海桑1号比椁椤桑轻,比野生桑重.通过分析表明,光辐射(Par)、蒸腾速率(Evap)、气孔导度(Gs)、胞间CO<,2>浓度(Ci)均对桑树各品种的光合速率产生影响,尤其是与湿度和气孔导度相关性较大.通过在桑树光合日进程中间断性喷水试验表明:通过增加叶面湿度可以解除光抑制造成的"午睡"现象.通过外加远红外光的荧光试验表明,在桑树同一个叶片不同部位,加远红外光后氧化激活PSI并促进电子从PSⅡ向PSI传递过程以及随后的光化学过程中,在上午未出现光抑制时不同位点之间荧光强度(Ft)差异较小,而在中午出现光抑制时,则不同叶位之间的荧光强度(Ft)差异较大.尤其表现在暗反应过程中的差异.由此,可以推测,光抑制出现光合速率下降的机理为:由于强光造成桑树叶片气孔不均匀开闭程度增强,进而使气孔导度(Gs)下降,胞问CO<,2>浓度(Ci)下降,光化学过程受阻,由此造成桑树光合速率下降.此外,荧光分析表明,在桑树光抑制过程中,PSII反应中心可逆性失活与叶黄素循环,PSⅡ循环电子流及跨类囊体膜质子梯度的能量耗散是同时存在的.而且PSⅡ可逆性失活贯穿在整个光抑制过程中,而其它能量耗散形式则间歇地发挥作用.但是,不同桑树品种和不同环境条件下,以上机制所起作用的比例变化较大.同椁椤桑相比,光抑制时向海桑1号具有较高的光呼吸(Rp)、暗呼吸(Rd)和蒸腾速率(Evap),而且叶黄素循环运行状况较好,因此,保证了光抑制时的能量耗散.因此,向海桑1号与桲椤桑相比受光抑制的影响较小. 7、应用阻抗谱技术,通过不同频率(10Hz-1M Hz)的交流电,对测定不同品种桑树组织的阻抗值进行了测定,通过阻抗值变化曲线,初步判断出其抗寒能力.表明,不同桑树品种之间的抗寒性差异较大. 8、应用叶绿素荧光测定技术,对桑树的抗旱性进行了测定,结果表明:使用ETR、Fv/Fm的测定值可以较好的表现出干旱胁迫下向海桑1号具有比桲椤桑更强的耐旱性.此外,在稳态荧光测定方法也可以作为桑树抗旱性的评价指标. 通过本项研究,利用东北西部野生桑树种质资源,选育出了目前东北西部地区最耐寒、耐旱的桑树新品种.向海桑1号,而且通过对其生长习性、抗逆性、利用途径、遗传背景以及光合特性的分析研究,对该品种的生物学特性有了更深入、系统的了解.从而为今后该品种在生产中的推广应用提供了有力的理论支撑.