红皮云杉地理种源的遗传变异

本研究以东北地区的红皮云杉(Picea Koraiensis Nakai)3个代表种源试验林，8个种源为试验材料，运用群体遗传学原理，首次从红皮云杉种源入手，在生长性状、纤维与材性性状、内源植物激素和硝酸还原酶等生理生化指标、RAPD分子标记等方面，对红皮云杉种源的遗传变异、遗传相关、遗传结构等进行了全面系统的探讨。主要研究结果如下： 1．红皮云杉种源间子代生长能力存在着明显的差异，并且，这种差异表现一定的地理适应性。如帽儿山、凉水试验林种源生长性状在早期显示一定程度的经度变化，但随着种源年龄的增加，生长性状出现一种随着纬度和海拔的变异趋势；种源子代遗传表现与试验地间的交互作用极为明显；以种源遗传稳定性与生长能力的综合分析结果将各种源划分为几种类型，即柴河、金山屯、天桥岭和乌伊岭种源为高产稳定型；穆棱种源为中产非稳定型种源；爱辉、高峰和桦楠种源为低产型种源。此外，通过对种源子代生长性状的逐年观测，首次得出红皮云杉种源子代从4年生以后生长性状间存在显著的正相关，该结果为其种源生长潜力的早期预测提供了理论依据。 2．红皮云杉不同种源间在生长和材质性状上差异显著，在所研究的生长和材性性状间以及材性性状的不同指标间存在着不同程度的相关性，这为红皮云杉的多性状纸浆材综合选择提供了依据；在对各种源综合评分的基础上，初步确定柴河、金山屯和乌伊岭种源为优良的纸浆材种源。 3．首次报道了红皮云杉种源生长性状与硝酸还原酶活性、以及可溶性蛋白含量的遗传变异和遗传相关的结果。在种群水平上，红皮云杉在生长状态、硝酸还原酶活性、以及可溶性蛋白含量上都存在着显著的差异，而且生长性状与所研究的两个理化指标之间存在显著的正相关，也就是说树木体内硝酸还原酶活性高的种源、生长潜力大，蛋白质积累多；这一结论对红皮云杉种群的早期选择具有非常重要的现实意义。 4．生长期红皮云杉各种源IAA含量较高，休眠期ABA含量高，种源间差异显著；在生长季节中，不同种源间不论长势良好，还是长势较差，其体内的ABA含量无明显变化，而IAA和GA的含量在不同种源间变化很大。相比之下，长势好的乌伊岭种源IAA和GA含量高，而且持续时间长；长势较差的桦楠种源含量低，而且持续时间短。 5．红皮云杉不同种源在RAPD分子标记上具有较高的遗传变异，多态位点比率达到73.68％，各种源多态位点比率的变化范围为35.09-45.03％。采用Nei基因多样性指数和Shannon信息指数估算种源的遗传多样性，证明各种源的遗传变异程度由桦楠、乌伊岭、柴河、穆棱、天桥岭、爱辉、高峰、金山屯依次递增；此外，各种源间具有较高水平的遗传一致度，其平均值为0.8622。遗传距离矩阵聚类分析表明，8个种源可聚为3大类：天桥岭、穆棱种源为第1类；柴河、桦楠种源为第2类；金山屯、乌伊岭、爱辉和高峰种源为第3类。红皮云杉种源间遗传距离和地理距离之间存在着一定程度的正相关，相关系数为0.4394。此外，本研究首次得出红皮云杉种源间遗传分化为42.26％，这一数值远远高于来自天然林等位酶研究结果，这说明一定的育种活动，即群体或个体的选择会不同程度的降低林木群体的遗传多样性。