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于解決木材產(chǎn)品需求不斷擴大與木材供應(yīng)不足之間的矛盾具有重要作用和意義。在我國，楊樹已成為最主要的工業(yè)用材林和生態(tài)防護林樹種之一。
　　 本研究以楊屬資源中經(jīng)濟價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。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，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.通過室內(nèi)發(fā)芽試驗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、貯藏溫度和貯藏時間均對遼寧楊和I-72楊種子的發(fā)芽率、成苗率、苗高、胚根長度等活力指標(biāo)有極顯著影響。對于楊樹種子貯藏，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，隨著貯藏時間的延長，種子的各項活力指標(biāo)均明顯降低。對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)勢顯著。苗高、地徑生長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表現(xiàn)

6、與一年根一年桿苗木一致。楊樹對銹病、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親本無顯著相關(guān)性。以現(xiàn)有主栽楊樹品種的苗高生長為標(biāo)準(zhǔn)進行苗期選擇后，雜交子代可獲得顯著的超親優(yōu)勢和遺傳增益。部分雜交子代的生長量比當(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.采用盆栽淹水試驗研究了20個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，從而導(dǎo)致生物量顯著下降。20個無性系均在淹水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，但小于正常條件下的雜種優(yōu)勢。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，苗高生長性狀最重要，地徑生長性狀次之

9、。依據(jù)試驗結(jié)果，利用聚類分析法可以將20個無性系明顯分為3類：無性系Lu、E4、E9、E29、A2、A8、A9、B1、B3、B4和D8聚為一類，耐澇性最強；無性系Lf，Ha、Lm、D1、D7、F9和F21聚為一類，耐澇性次強；無性系Sm和F13聚為一類，耐澇性最差。
　　 5.采用盆栽淹水試驗研究了2個耐澇性具有顯著差異的楊樹無性系對淹水脅迫的響應(yīng)，以探索楊樹的耐澇機理。結(jié)果表明：I-69楊的抗?jié)承詮姡∪~楊對淹水脅迫敏感，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，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，I-69楊還通過迅速、大量分解葉綠素以減少對光能的吸收，降低光能過剩和光氧化對光合系統(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)機制，在淹水脅迫前期，葉片水勢降低緩慢，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，小葉楊葉綠素分解緩慢，造成光能過剩和光氧化作用嚴重，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菌感染，大量腐爛。I-69楊的根系可忍受長期淹水脅迫，

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)嚴重受損。解剖方面，I-69楊的葉片能夠在長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)在淹水后期損傷嚴重，細胞器大量解體。作者認為，耐澇楊樹品種兼具避缺氧性與耐缺氧性機制，而敏感品種則缺乏相應(yīng)機制。淹水脅迫下，迅速皮孔膨大并保持正?；钚?、快速降低水勢并