南京林业大学学报(自然科学版) ›› 2021, Vol. 45 ›› Issue (1): 45-52.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.201907030
陈玉华1,2(), 姚丹1, 吴海楠1, 陶申童1, 吴吉妍1, 杨文国1, 童春发1,*()
收稿日期:
2019-07-22
接受日期:
2019-11-18
出版日期:
2021-01-30
发布日期:
2021-02-01
通讯作者:
童春发
基金资助:
CHEN Yuhua1,2(), YAO Dan1, WU Hainan1, TAO Shengtong1, WU Jiyan1, YANG Wenguo1, TONG Chunfa1,*()
Received:
2019-07-22
Accepted:
2019-11-18
Online:
2021-01-30
Published:
2021-02-01
Contact:
TONG Chunfa
摘要:
【目的】探讨美洲黑杨(Populus deltoides)×小叶杨(P. simonii)F1代无性系苗期生长变异,发现F1代无性系生长性状变异规律,为后期在统计分析方面开展杨树数量性状基因定位研究提供重要的参考依据。【方法】以南京林业大学下蜀林场美洲黑杨×小叶杨F1代无性系为研究材料,采用完全随机区组设计,对苗高和地径生长性状在扦插后2年的不同时期进行测量,利用R语言和SPSS统计软件进行遗传变异分析和评价。【结果】苗高和地径在区组间、无性系间、区组与无性系交互作用间均达极显著差异水平。苗高的变异系数2017年由31.96%变为22.04%,2018年稳定在20%左右,地径的变异系数在2017、2018年两个年末分别为26.66%和26.20%。苗高和地径在两年中多个时间点的重复力具有一定波动性,苗高的重复力2017年由0.69逐渐降低到0.41,2018年又回升到近0.60;地径的重复力在2017年末较低,2018年末变为较高的水平(0.59)。根据无性系效应估计值,每年的无性系大致可分为8类,每类的均值效应具有独特的变化趋势,2017年有CL2、CL6、CL7和CL8共4类的均值效应随时间递增,而CL1、CL3、CL4、CL5类则减少;2018年除CL8类的均值效应增加外,其他7类基本是平稳的,但是类间的效应差异较大。【结论】所调查的随机区组无性系试验林的苗高和地径生长变异较大,遗传水平上差异性在不同生长期有其独特性,所建立的杨树无性系随机区组试验林为杨树数量性状基因(QTL)定位研究提供很好的遗传作图材料。
中图分类号:
陈玉华,姚丹,吴海楠,等. 美洲黑杨与小叶杨杂交F1代扦插无性系苗生长性状动态分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(1): 45-52.
CHEN Yuhua, YAO Dan, WU Hainan, TAO Shengtong, WU Jiyan, YANG Wenguo, TONG Chunfa. Analyses of dynamic growth traits of the stecklings from the F1 hybrid progeny of Populus deltoides × P. simonii[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2021, 45(1): 45-52.DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.201907030.
表1
美洲黑杨×小叶杨F1代无性系随机区组试验林苗高和地径多变量方差分析"
数据集 dataset | 效应 effect | ?统计量 Wilks' Lambda | F统计量 F statistics | 假设自由度 hypothesis df | 误差自由度 error df | P |
---|---|---|---|---|---|---|
2017年苗高 tree height in 2017 | 区组 | 0.350 | 109.050 | 16 | 2 524.000 | 0.000 |
无性系 | 0.011 | 5.022 | 1 512 | 10 108.023 | 0.000 | |
区组×无性系 | 0.011 | 2.529 | 3 024 | 10 114.597 | 0.000 | |
2018年苗高 tree height in 2018 | 区组 | 0.587 | 46.099 | 14 | 2 112.000 | 0.000 |
无性系 | 0.073 | 3.453 | 973 | 7 398.012 | 0.000 | |
区组×无性系 | 0.037 | 2.296 | 1 946 | 7 404.611 | 0.000 | |
2017—2018年地径 ground diameter across 2017 to 2018 | 区组 | 0.746 | 71.261 | 4 | 1 806.000 | 0.000 |
无性系 | 0.320 | 5.027 | 276 | 1 806.000 | 0.000 | |
区组×无性系 | 0.330 | 2.467 | 542 | 1 806.000 | 0.000 |
表2
美洲黑杨×小叶杨F1代无性系随机区组试验林苗高和地径生长性状变异"
性状 traits | 平均值/cm average | 标准差/cm SD | 变异范围/cm range | 变异系数/% CV | 重复力 repeatability |
---|---|---|---|---|---|
H(20170608) | 34.67 | 11.08 | 6.50~83.20 | 31.96 | 0.689 |
H(20170623) | 57.54 | 17.73 | 11.90~129.50 | 30.81 | 0.630 |
H(20170706) | 80.94 | 23.13 | 20.50~167.00 | 28.58 | 0.610 |
H(20170716) | 99.48 | 26.69 | 31.00~195.00 | 26.83 | 0.594 |
H(20170727) | 120.41 | 30.52 | 35.00~234.00 | 25.35 | 0.587 |
H(20170814) | 154.34 | 35.32 | 45.00~258.00 | 22.88 | 0.515 |
H(20170902) | 202.66 | 44.16 | 54.00~327.00 | 21.79 | 0.442 |
H(20171014) | 219.16 | 48.30 | 56.00~347.00 | 22.04 | 0.412 |
H(20180524) | 243.39 | 53.71 | 37.00~365.00 | 22.07 | 0.398 |
H(20180621) | 266.58 | 53.06 | 52.00~380.00 | 19.90 | 0.436 |
H(20180707) | 281.25 | 54.76 | 60.00~455.00 | 19.47 | 0.466 |
H(20180724) | 291.94 | 56.49 | 84.00~490.00 | 19.34 | 0.499 |
H(20180814) | 300.34 | 58.03 | 85.00~500.00 | 19.32 | 0.553 |
H(20180909) | 307.56 | 59.27 | 85.00~500.00 | 19.27 | 0.578 |
H(20181027) | 317.44 | 60.97 | 95.00~520.00 | 19.21 | 0.582 |
D(20171015) | 1.50 | 0.40 | 0.25~3.15 | 26.66 | 0.376 |
D(20181103) | 2.02 | 0.53 | 0.77~4.35 | 26.20 | 0.594 |
表3
2017和2018年无性系分类间共有无性系数目"
2017 年 | 2018年 | 2017* | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CL1 | CL2 | CL3 | CL4 | CL5 | CL6 | CL7 | CL8 | 小计 total | ||
CL1 | 6 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 11 | 14 |
CL2 | 1 | 21 | 0 | 10 | 4 | 0 | 0 | 0 | 36 | 5 |
CL3 | 9 | 2 | 9 | 0 | 7 | 1 | 0 | 0 | 28 | 13 |
CL4 | 8 | 2 | 4 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 16 | 7 |
CL5 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 3 | 5 |
CL6 | 4 | 9 | 1 | 1 | 9 | 0 | 0 | 0 | 24 | 6 |
CL7 | 0 | 3 | 0 | 6 | 1 | 0 | 7 | 1 | 18 | 1 |
CL8 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 2 | 0 | 3 | 0 |
小计 total | 28 | 37 | 20 | 18 | 23 | 3 | 9 | 1 | 139 | 51 |
[1] | 赵天锡. 美洲黑杨及其杂种在世界和我国杨树栽培中的地位与作用[J]. 世界林业研究, 1992(1):74-81. |
ZHAO T X. Populus deltoides and its hybrid in poplar cultivation in China and in the world[J]. World Forestry Research, 1992(1):74-81. | |
[2] | 张绮纹, 苏晓华, 李金花, 等. 美洲黑杨基因资源收存及其遗传评价的研究[J]. 林业科学, 1999,35(2):31-37. |
ZHANG Q W, SU X H, LI J H, et al. Study on collection,preservation and genetic valuation of genetic resources of Populus deltoides Bartr[J]. Sci Silvae Sin, 1999,35(2):31-37. DOI: 10.3321/j.issn:1001-7488.1999.02.006. | |
[3] | 马常耕. 我国杨树杂交育种的现状和发展对策[J]. 林业科学, 1995,31(1):60-68. |
MA C G. Current situation and developmental countermeasuras of poplar tree hybridization breeding in China[J]. Sci Silvae Sin, 1995,31(1):60-68. | |
[4] | 马常耕. 我国杨树育种中的若干问题商榷[J]. 青海农林科技, 2004(S1):1-8. |
MA C G. Discuss on some questions of poplar breeding in China[J]. Sci Technol Qinghai Agric For, 2004(S1):1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1004-9967.2004.z1.001. | |
[5] | 唐镇敏. 美洲黑杨南方种源的遗传变异[J]. 南京林业大学学报, 1990,14(3):15-21. |
TANG Z M. Geographic variation and genetic parameters of cottonwood from the southern United States[J]. J Nanjing For Univ, 1990,14(3):15-21. | |
[6] | 丁昌俊, 黄秦军, 张冰玉, 等. 北方型美洲黑杨不同无性系重要性状评价[J]. 林业科学研究, 2016,29(3):331-339. |
DING C J, HUANG Q J, ZHANG B Y, et al. Evaluation of important traits of different clones of north-typed Populus deltoides[J]. For Res, 2016,29(3):331-339. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1498.2016.03.004. | |
[7] | 杨自湘, 李钢铁, 高志华. 中国西北小叶杨资源概述[J]. 世界林业研究, 1999,12(5):49-53. |
YANG Z X, LI G T, GAO Z H. An survey for Populus simonii resources in four provinces of northwest China[J]. World For Res, 1999,12(5):49-53. | |
[8] | 吕文, 杨自湘, 王燕, 等. 中国北方小叶杨资源与发展[J]. 防护林科技, 2001(4):33-36. |
LV W, YANG Z X, WANG Y, et al. Resources and development of Populus simonii in the north of China[J]. Prot For Sci Technol, 2001(4):33-36. DOI: 10.3969/j.issn.1005-5215.2001.04.012. | |
[9] |
BRADSHAW H D, STETTLER R F. Molecular genetics of growth and development in Populus. IV. Mapping QTLs with large effects on growth, form, and phenology traits in a forest tree[J]. Genetics, 1995,139(2):963-973.
pmid: 7713445 |
[10] | BRADSHAW H D J, VILLAR M, WATSON B D, et al. Molecular genetics of growth and development in Populus.III.A genetic linkage map of a hybrid poplar composed of RFLP,STS,and RAPD markers[J]. Theoret Appl Genetics, 1994,(2/3):167-178. DOI: 10.1007/bf00225137. |
[11] |
YIN T, ZHANG X, HUANG M, et al. Molecular linkage maps of the Populus genome[J]. Genome, 2002,45:541-555.
doi: 10.1139/g02-013 pmid: 12033623 |
[12] |
ZHANG D, ZHANG Z, YANG K, et al. Genetic mapping in (Populus tomentosa × Populus bolleana) and P.tomentosa Carr. using AFLP markers[J]. Theor Appl Genet, 2004,108(4):657-662. DOI: 10.1007/s00122-003-1478-7.
doi: 10.1007/s00122-003-1478-7 |
[13] |
WOOLBRIGHT S A, DIFAZIO S P, YIN T, et al. A dense linkage map of hybrid cottonwood (Populus fremontii×P.angustifolia) contributes to long-term ecological research and comparison mapping in a model forest tree[J]. Heredity (Edinb), 2008,100(1):59-70. DOI: 10.1038/sj.hdy.6801063.
doi: 10.1038/sj.hdy.6801063 |
[14] |
PAOLUCCI I, GAUDET M, JORGE V, et al. Genetic linkage maps of Populus alba L. and comparative mapping analysis of sex determination across Populus species[J]. Tree Genet Genomes, 2010,6(6):863-875. DOI: 10.1007/s11295-010-0297-7.
doi: 10.1007/s11295-010-0297-7 |
[15] |
MONCLUS R, LEPLÉ J C, BASTIEN C, et al. Integrating genome annotation and QTL position to identify candidate genes for productivity,architecture and water-use efficiency in Populus spp[J]. BMC Plant Biol, 2012,12:173. DOI: 10.1186/1471-2229-12-173.
doi: 10.1186/1471-2229-12-173 pmid: 23013168 |
[16] |
ZHOU W C, TANG Z X, HOU J, et al. Genetic map construction and detection of genetic loci underlying segregation distortion in an intraspecific cross of Populus deltoides[J]. PLoS One, 2015,10(5):e0126077. DOI: 10.1371/journal.pone.0126077.
doi: 10.1371/journal.pone.0126077 pmid: 25942445 |
[17] |
DU Q, GONG C, WANG Q, et al. Genetic architecture of growth traits in Populus revealed by integrated quantitative trait locus (QTL) analysis and association studies[J]. New Phytol, 2016,209(3):1067-1082. DOI: 10.1111/nph.13695.
doi: 10.1111/nph.13695 pmid: 26499329 |
[18] |
LIU F X, TONG C F, TAO S T, et al. MVQTLCIM:composite interval mapping of multivariate traits in a hybrid F1 population of outbred species[J]. BMC Bioinform, 2017,18:515. DOI: 10.1186/s12859-017-1908-1.
doi: 10.1186/s12859-017-1908-1 |
[19] |
MOUSAVI M, TONG C, LIU F, et al. De novo SNP discovery and genetic linkage mapping in poplar using restriction site associated DNA and whole-genome sequencing technologies[J]. BMC Genomics, 2016,17:656. DOI: 10.1186/s12864-016-3003-9.
doi: 10.1186/s12864-016-3003-9 pmid: 27538483 |
[20] |
WU R L. Genetic mapping of QTLs affecting tree growth and architecture in Populus:implication for ideotype breeding[J]. Theor Appl Genet, 1998,96(3/4):447-457. DOI: 10.1007/s001220050761.
doi: 10.1007/s001220050761 |
[21] | 王明庥, 黄敏仁, 吕士行, 等. 黑杨派新无性系研究—Ⅰ、苗期测定[J]. 南京林业大学学报, 1987,11(2):1-12. |
WANG M X, HUANG M R, LV S X, et al. Study of new clones of the aegeiros poplar. I Nursery testing[J]. Journal of Nanjing Forestry University, 1987,11(2):1-12. | |
[22] | 邬荣领, 王明庥, 黄敏仁, 等. 黑杨派新无性系研究—Ⅵ.苗期年生长的动态分析[J]. 南京林业大学学报, 1988,12(4):1-12. |
WU R L, WANG M X, HUANG M R, et al. Studies of new clones of the aigeiros section VI. Dynamic analysis of the annual growth during nursery[J]. J of Nanjing For Univ, 1988,12(4):1-12. | |
[23] | 王明庥, 黄敏仁, 阮锡根, 等. 黑杨派新无性系木材性状的遗传改良[J]. 南京林业大学学报, 1989,13(3):9-16. |
WANG M X, HUANG M R, RUAN X G, et al. Genetic improvement of wood characters of new clones in the aigeiros section[J]. J Nanjing For Univ, 1989,13(3):9-16. | |
[24] | 潘惠新, 黄敏仁, 阮锡根, 等. 材性改良研究VI.美洲黑杨×小叶杨新无性系木材性状遗传相关分析[J]. 林业科学, 1997,33(1):84-93. |
PAN H X, HUANG M R, RUAN X G, et al. Research on wood properties improvment VI. genetic correlation analysis on wood properties of new clones of Populus deltoides ×P. simonii[J]. Scientia Silvae Sinicae, 1997,33(1):84-93. | |
[25] |
童春发, 卫巍, 尹辉, 等. 林木半同胞子代测定遗传模型分析[J]. 林业科学, 2010,46(1):29-35.
doi: 10.11707/j.1001-7488.20100105 |
TONG C F, WEI W, YIN H, et al. Analysis of genetic model for half-sib progeny test in forest trees[J]. Sci Silvae Sin, 2010,46(1):29-35. | |
[26] | 童春发, 施季森. 林木遗传模型统计分析及R语言实现[M]. 北京: 科学出版社, 2014. |
TONG C F, SHI J S. Statistical analysis of forest genetic models and the implementation with R scripts [M]. Beijing: Science Press, 2014. | |
[27] |
THORNDIKE R L. Who belongs in the family?[J]. Psychometrika, 1953,18(4):267-276. DOI: 10.1007/bf02289263.
doi: 10.1007/BF02289263 |
[28] | 唐洁, 汤玉喜, 李永进, 等. 美洲黑杨无性系的苗期生长比较[J]. 湖南林业科技, 2012,39(5):36-38. |
TANG J, TANG Y X, LI Y J, et al. Comparison of seedling growth among Populus deltoides clones[J]. Hunan For Sci Technol, 2012,39(5):36-38. DOI: 10.3969/j.issn.1003-5710.2012.05.009. | |
[29] | 詹浩俊. 青海祁连小叶杨苗期不同种源生长量的研究[J]. 青海农林科技, 2012(2):26-29,82. |
ZHAN H J. Study on different provenances Populus simonii seedling growth Qilian Qinghai[J]. Sci Technol Qinghai Agric For, 2012(2):26-29,82. DOI: 10.3969/j.issn.1004-9967.2012.02.009. | |
[30] | 黄刚, 马文斌, 杨维, 等. 小叶杨无性系苗期选优初报[J]. 林业实用技术, 2012(6):19-20. |
HUANG G, MA W B, YANG W, et al. Preliminary report on selection of clones of Populus simonii at seedling stage[J]. Pract For Technol, 2012(6):19-20. | |
[31] | 张亚东, 黄国伟, 刘少峰, 等. ‘美洲黑杨’不同家系苗期生长特征比较[J]. 中国农学通报, 2015,31(10):1-6. |
ZHANG Y D, HUANG G W, LIU S F, et al. Comparative study on the growth characteristics in different pedigrees seedlings of Populus deltoides[J]. Chin Agric Sci Bull, 2015,31(10):1-6. | |
[32] | 吴裕, 毛常丽. 树木育种学中遗传力、重复力和遗传增益的概念及思考[J]. 热带农业科技, 2012,35(1):47-50. |
WU Y, MAO C L. Simple introduction to heritability, repeatability and genetic gain in percent in tree breeding[J]. Trop Agric Sci Technol, 2012,35(1):47-50. DOI: 10.3969/j.issn.1672-450X.2012.01.015. | |
[33] |
LANDER E S, BOTSTEIN D. Mapping mendelian factors underlying quantitative traits using RFLP linkage maps[J]. Genetics, 1989,121(1):185-199.
pmid: 2563713 |
[34] |
ZENG Z B. Precision mapping of quantitative trait loci[J]. Genetics, 1994,136(4):1457-1468.
pmid: 8013918 |
[35] |
DOERGE R W. Mapping and analysis of quantitative trait loci in experimental populations[J]. Nat Rev Genet, 2002,3(1):43-52. DOI: 10.1038/nrg703.
doi: 10.1038/nrg703 pmid: 11823790 |
[36] |
TONG C, ZHANG B, LI H, et al. Model selection for quantitative trait loci mapping in a full-sib family[J]. Genet Mol Biol, 2012,35(3):622-631. DOI: 10.1590/s1415-47572012005000044.
doi: 10.1590/S1415-47572012005000044 pmid: 23055802 |
[37] |
THUMMA B R, NOLAN M F, EVANS R, et al. Polymorphisms in cinnamoyl CoA reductase (CCR) are associated with variation in microfibril angle in Eucalyptus spp[J]. Genetics, 2005,171(3):1257-1265. DOI: 10.1534/genetics.105.042028.
doi: 10.1534/genetics.105.042028 pmid: 16085705 |
[38] |
GONZÁLEZ-MARTÍNEZ S C, WHEELER N C, ERSOZ E, et al. Association genetics in Pinus taeda L.I.Wood property traits[J]. Genetics, 2007,175(1):399-409. DOI: 10.1534/genetics.106.061127.
doi: 10.1534/genetics.106.061127 pmid: 17110498 |
[39] | 杜庆章. 利用连锁与连锁不平衡联合作图解析毛白杨重要性状的等位遗传变异[D]. 北京: 北京林业大学, 2014. |
DU Q Z. Dissection of allelic variation underlying important traits in Populus tomentosa Carr. by using joint linkage and linkage disequilibrium mapping[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2014. |
[1] | 肖晖, 林泽忠, 苏顺德, 江晓丽, 陈海强, 吴炜, 罗水金, 潘隆应, 郑仁华. 杉木无性系圃地测定性状遗传变异分析及超早期选择[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2024, 48(3): 63-70. |
[2] | 欧阳, 欧阳芳群, 孙猛, 王超, 王军辉, 安三平, 王丽芳, 许娜, 王猛. 欧洲云杉无性系幼龄生长节律、年度和密度互作效应及选择策略[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(6): 95-104. |
[3] | 颜铮明, 阮宏华, 廖家辉, 石珂, 倪娟平, 曹国华, 沈彩芹, 丁学农, 赵小龙, 庄鑫. 不同林龄杨树人工林地表甲虫群落多样性特征[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(6): 236-242. |
[4] | 张金光, 宋安琪, 夏天禹, 赵兵. 社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(3): 191-198. |
[5] | 王芝懿, 李振芳, 彭婵, 陈英, 张新叶. 基于荧光SSR标记的紫薇遗传多样性分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(2): 61-69. |
[6] | 刘亚梅, 刘盛全, 周亮, 胡建军, 赵自成, 郑向丽. 8个杨树无性系/品种木材解剖特征及其径向变异模式[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(1): 234-240. |
[7] | 李梅, 施季森, 罗建中, 甘四明. 我国桉树遗传育种研究进展[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(6): 41-50. |
[8] | 张庆源, 田野, 王淼, 翟政, 周诗朝. 美洲黑杨与青杨杂交F1代苗期表型性状的分化及其类型划分[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(5): 40-48. |
[9] | 陈含, 王东升, 白冰, 李佳凤, 陈可心, 程蓓蓓. 21份木槿栽培品种表型多样性评价[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(3): 117-126. |
[10] | 崔皓, 韩建刚, 郭俨辉, 季淮, 朱咏莉, 李萍萍. 洪泽湖河湖交汇区典型杨树人工林碳通量月尺度变化特征[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(2): 19-26. |
[11] | 纳晓莹, 刘刚, 刘桂丰, 王秀伟. 4种基因表达量和光合参数差异对白桦无性系幼苗生长的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(2): 88-94. |
[12] | 季琳琳, 陈素传, 吴志辉, 常君, 陶汝鹏, 周米生, 蔡新玲. 山核桃果实主要经济性状和养分含量的差异分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(1): 131-137. |
[13] | 郑颖, 冯健, 于世河, 陆爱君, 王琴, 王骞春. 初植密度对4个落叶松无性系生长与干形的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(6): 72-80. |
[14] | 王润松, 徐涵湄, 曹国华, 沈彩芹, 阮宏华. 施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(5): 119-124. |
[15] | 王立超, 陈凤毛, 仇才楼, 唐进根, 丁学农, 任吉星. 坡面方胸材小蠹鉴定与风险分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(5): 201-208. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||