本文關(guān)鍵詞： 核桃屬種間雜交品種 品種檢索表 生物學(xué)特性 光合特性 DNA甲基化 Methyl RAD-seq測序　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：早實核桃品種因具有定植當(dāng)年即可開花結(jié)實,5~6 a進(jìn)入盛果期以及豐產(chǎn)性強(qiáng)和堅果品質(zhì)好等特性,成為我國北方產(chǎn)區(qū)的主栽品種,深受種植者青睞。然而,由童期過短這一生物學(xué)特性所帶來的核桃樹體早衰,進(jìn)而病蟲害嚴(yán)重等問題,逐漸成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的屏障。眾所周知,在不更換品種的條件下,除加強(qiáng)栽培管理措施強(qiáng)健樹體之外,選用生長旺盛的砧木品種可以部分彌補(bǔ)由于過度結(jié)果導(dǎo)致樹體衰弱的缺陷,同時還可以延長盛果期時間。針對上述問題,我們課題組采用核桃屬種間雜交方法經(jīng)過初選、復(fù)選和決選,選育出我國首批在生長勢和抗性等方面具有明顯雜種優(yōu)勢的核桃屬種間雜交品種(簡稱種間雜交品種)。本研究即以新選育的4個種間雜交品種為試材,多年定點觀測植物學(xué)特征,篩選出表型標(biāo)記,為種間雜交品種的審(認(rèn))定提供完整準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為其分類學(xué)地位的確定提供形態(tài)學(xué)依據(jù);其次,對4個種間雜交品種的生長進(jìn)程和生長特性進(jìn)行了分析,闡明其生長優(yōu)勢,并在此基礎(chǔ)上研究了它們作砧木對其上嫁接品種生長及光合性能的影響,為核桃砧木品種的選擇利用提供理論依據(jù)。另外,本課題組已建立了核桃屬嫩枝扦插繁殖體系,并對種間雜交品種嫩枝不定根發(fā)生的分子機(jī)理進(jìn)行了研究,但關(guān)于不定根發(fā)生的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制還不清晰。因此,本研究還對種間雜交品種不定根發(fā)生的DNA甲基化調(diào)控機(jī)理進(jìn)行探討,為種間雜交品種的無性繁育及不定根發(fā)生機(jī)制提供表觀遺傳學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)依據(jù)核桃屬DUS表型性狀分析,篩選出19個表型性狀作為4個種間雜交品種的關(guān)鍵標(biāo)記性狀,并進(jìn)行了規(guī)范的形態(tài)描述和品種檢索表編制,為新品種審(認(rèn))定和品種保護(hù)提供重要基礎(chǔ)信息和科學(xué)依據(jù)。經(jīng)過連續(xù)3 a對23 a生‘中寧強(qiáng)’(J.hindsii×J.regia var.Zhongningqiang)、‘中寧盛’(J.hindsii×J.regia var.Zhongningsheng)、‘中寧奇’(J.hindsii×J.regia var.Zhongningqi)和‘中寧異’(J.major×J.regia var.Zhongningyi)4個種間雜交品種的39個主要表型性狀特征進(jìn)行系統(tǒng)觀測和記載,又經(jīng)特異性、一致性和穩(wěn)定性測試,同時結(jié)合植物學(xué)特征的標(biāo)準(zhǔn)圖片,對種間雜交品種進(jìn)行了規(guī)范的形態(tài)描述。同時確定了葉片、芽以及發(fā)育枝的植物學(xué)特征可作為4個種間雜交品種的關(guān)鍵標(biāo)記性狀。(2)通過對樹體生長特性和生長進(jìn)程的分析,表明4個種間雜交品種的樹體生長量超親優(yōu)勢明顯,論證了種間雜交品種生長較速生,胸徑和材積的生長潛力較大,為城市綠化樹種和速生優(yōu)質(zhì)硬闊用材樹種的新選擇提供了理論依據(jù)。4個種間雜交品種樹體生長性狀和分枝性狀的超親優(yōu)勢為9.79%~50.00%。對胸徑生長最突出的‘中寧奇’與其母本北加州黑核桃及美國材用樹種魁核桃進(jìn)行了樹干解析分析,表明‘中寧奇’的年輪寬度、早材密度和晚材密度的變異系數(shù)較小,整個徑向均勻度較高;‘中寧奇’的胸徑速生期為第2~8a;樹高速生期為前8 a;生長到23 a生時,材積仍未達(dá)到數(shù)量成熟。23 a生‘中寧奇’胸徑總生長量是北加州黑核桃和魁核桃的1.53和1.22倍;樹高與北加州黑核桃、魁核桃無顯著性差異;23 a生‘中寧奇’材積總生長量為0.485 m3,是北加州黑核桃和魁核桃的1.77和1.41倍。(3)采用將同一品種嫁接到不同砧木的方法,證實了4個種間雜交品種均可作為核桃砧木品種的應(yīng)用潛力。首先,4個種間雜交品種砧木對同一核桃品種‘寧優(yōu)’的嫁接親和性與核桃本砧組合無顯著差異;其次,種間雜交品種砧穗組合在地上部和地下部生物量、生長量等特征指標(biāo)上顯著或極顯著高于本砧組合;第三,種間雜交品種砧穗組合的光合性能顯著高于本砧組合,其中‘上宋-14’/‘中寧奇’的最大凈光合速率和表觀量子效率最高,分別為21.93μmol·m-2s-1和0.062 mol·mol-1,比‘上宋-14’/‘寧優(yōu)’提高了17.90%和16.98%�！纤�-14’/‘中寧奇’的光補(bǔ)償點則比‘上宋-14’/‘寧優(yōu)’顯著降低35.33%�！纤�-14’/‘中寧盛’的光飽和點最大(1630μmol·m-2s-1),比‘上宋-14’/‘寧優(yōu)’提高17.27%。(4)通過MethyRAD-seq技術(shù)分析,發(fā)現(xiàn)復(fù)幼處理促進(jìn)了種間雜交品種插穗基因組的甲基化水平和甲基化模式的改變,影響了生長素代謝和不定根發(fā)生相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而引起其生根能力的差異,初步揭示了不定根發(fā)生的DNA甲基化調(diào)控機(jī)制。Methyl-RAD基因組測序分析表明復(fù)幼嫩枝和成齡態(tài)嫩枝的甲基化位點在全基因組上呈不均勻分布,以內(nèi)含子和基因區(qū)的甲基化水平較高,轉(zhuǎn)錄起始位點和轉(zhuǎn)錄終止位點區(qū)域附近甲基化水平較低;與成齡態(tài)嫩枝相比,復(fù)幼嫩枝的全甲基化水平顯著降低;進(jìn)一步對甲基化水平差異基因分析,共得到差異甲基化位點相關(guān)基因833個,差異基因主要參與氨基酸生物合成、碳代謝、苯丙烷生物合成、細(xì)胞周期、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物學(xué)過程。其中,NAC、WRKY、ARF等轉(zhuǎn)錄因子家族成員在不定根發(fā)生過程中表達(dá)模式的改變,可能是復(fù)幼提高不定根能發(fā)生能力的重要原因。
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【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S664.1
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本文編號：1542254