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林木种子园是连接育种与育林的桥梁,是重要的种子生产群体。保持种子园较高的遗传多样性是对种子园进一步选择和改良的前提。华山松种子园研究至今已取得了显著成果,特别是近几年来华山松需种量增大,而种子园不仅数量少,且产量低,供需矛盾突出(伍孝贤等,1998),把结实量作为主要选择指标,同时也考虑其他性状,将符合当今华山松育种的新方向。种子园的遗传多样性将直接影响到人工林群体的稳定性和适应性。
本研究是在原有工作基础上,以云南楚雄华山松无性系种子园不同无性系为试验材料,运用随机扩增多态性DNA(RAPD)分子标记技术,对种子园遗传多样性进行研究,同时对华山松无性系种子园95个无性系结实量的变异规律及20个优树无性系种实性状的分析,进行了华山松优良高结实无性系的再选择,对云南楚雄华山松无性系种子园进行了不同层次的分析,结论客观实际为种子园的去劣疏伐、种子产量和质量提高以及华山松高结实无性系二代种子园的建立提供科学依据,对华山松的造林生产、引种、种子调拨、种质资源保护和遗传资源的充分利用具有一定的指导意义,为华山松无性系种子园的经营管理提供了科学依据。主要研究结果如下:
1.CTAB方法是提取华山松针叶基因组DNA的适宜方法,提取的DNA质量较好,可进行遗传多样性的分析。建立了优化的华山松RAPD反应体系为:20μL反应体系中,Mg2+、dNTPs、模板DNA浓度和Taq酶4种主要成分的适宜浓度分别是:1.5mmol、100mmol、20-40ng、1U。
2.利用优化的反应体系,从120条RAPD引物中筛选出10条稳定性较好、多态性较高、谱带清晰的随机引物,用于RAPD扩增,这10条随机引物分别是S3、S11、S14、S19、S28、S41、S46、S54、S55、S71、S84、S98。
3.华山松无性系种子园不同种源RAPD分析结果表明:不同种源间存在着较高的遗传变异,共检测到84个位点,多态位点有60个,多态位点百分比为71.42%,不同华山松种源的多态位点百分比在35.71%-41.67%之间,平均多态位点百分比为37.20%。其中最大的是魏山种源。说明华山松无性系种子园四个种源之间存在着较大的遗传差异,华山松种子园内存在着丰富的遗传多样性,遗传基础比较广泛。
4.采用Nei指数和Shannon指数估算华山松无性系种子园种源的遗传多样性,结果基本一致,各种源间多样性由小到大的顺序为:魏山>腾冲>紫溪山>耿马>。华山松各种源总的Shannon指数平均值为0.3671,Nei指数估测各种源的多样性,各位点总的变异平均为0.2067。估算指数进一步证实华山松无性系种子园存在丰富的遗传多样性。
5.2002至2004年结实量的广义遗传力在0.607-0.752之间,遗传力处于中上水平。除此之外,华山松无性系种子园种源间结实差异极显著,F值=34.888≥F001=3.32,说明不同种源之间遗传差异很大。
6.华山松种实性状的相关分析可以得出,华山松无性系间各种子各性状之间达到显著水平,反映出它们彼此之间关系密切,但结实量与千粒重、单果籽数、单果籽重、饱满率、种子长和种子宽均无明显线性相关。