小叶杨优良家系筛选与亲缘谱系重建

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.02.014

摘要/Abstract

摘要：

为选育谱系清晰的林木良种，该研究以20个小叶杨（Populus simonii）半同胞家系为材料，对其生长性状与叶片性状进行调查，并结合EST-SSR分子标记技术开展亲缘谱系重建，同时对重建前后的半同胞及全同胞家系进行评价与选择。结果表明：各调查指标在20个家系间存在极显著差异（P<0.01），且各指标的家系遗传力较高，群体遗传多样性丰富；以5%的入选率初步筛选出Ps14为最优家系，其苗高、地茎分别较总体均值提高55.45%、40.38%，其鲜叶质量、干叶质量、叶长、叶宽、叶柄长、叶面积及叶脉夹角分别较总体均值提高60.20%、39.29%、24.40%、41.66%、1.05%、14.73%和68.69%；利用15对多态性EST-SSR引物对Ps14子代进行父本鉴定，成功鉴定99%的子代，共确定32个有效父本，其中12个父本在自由授粉条件下表现出较高的繁殖贡献；对谱系重建后的全同胞家系进行评价，初步筛选出Ps14×M-PS243为优良家系，其子代在苗高与地径方面较群体均值分别提高76.64%和74.34%；同时，通过一般配合力（general combining ability，GCA）分析，初步筛选出M-PS243为优良父本。综上所述，该研究利用分子标记技术对杨树半同胞家系进行谱系重建与优良家系评价选择，显著提升了选择效率，为杨树及其他树种的遗传改良提供了新思路。

关键词: 小叶杨, 家系选择, 谱系重建

Abstract:

To identify purebred tree varieties with well-defined pedigrees， this study examined growth and leaf traits across 20 half-sibling families of Populus simonii. By integrating EST-SSR molecular marker technology， the kinship pedigree was reconstructed， and evaluations and selections were performed for both half-sibling and full-sibling families before and after reconstruction. The results revealed highly significant differences（P<0.01） across all investigated indices among the 20 families. High heritability was observed for each index， and the population exhibited substantial genetic diversity. At a selection rate of 5%， Ps14 was identified as the optimal family； the seedling height and ground stem diameter increased by 55.45% and 40.38%， respectively， compared to the overall mean. Fresh leaf mass， dry leaf mass， leaf length， leaf width， petiole length， leaf area， and leaf vein angle increased by 60.20%， 39.29%， 24.40%， 41.66%， 1.05%， 14.73%， and 68.69%， respectively， compared to the overall mean. Paternity identification of Ps14 offspring was conducted using 15 polymorphic EST-SSR primer pairs， successfully identifying paternal parents for 99% of the offspring. A total of 32 effective paternal parents were identified， among which 12 had higher reproductive contributions under open-pollination conditions. Ps14×M-PS243 was identified through evaluation of the reconstructed full-sib families as an excellent family， with offspring exhibiting a 76.64% increase in height and a 74.34% increase in ground diameter compared to the population mean. Additionally， GCA analysis highlighted M-PS243 as a promising paternal parent. In conclusion， this study utilized molecular markers to reconstruct pedigrees of poplar half-sibling families and evaluate superior families with clear pedigrees， significantly enhancing selection efficiency and providing novel insights for the genetic improvement of poplar and other tree species.

Key words: Populus simonii, family selection, phylogenetic reconstruction

中图分类号:

S722.5

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图/表 15

表1

图1

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参考文献 55

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引物类别 Primer category	正向引物序列（5′→3′） Forward primer sequence（5′→3′）	反向引物序列（5′→3′） Reverse primer sequence（5′→3′）	重复单元 Repetitive unit
SSR3	TCCTTGCTAGTGGTTCCCA	TGCAAAACCCCAGCAAGC	（TAA）21
SSR4	CCCCTTTAACCTGATGCCCA	GCGGAGGCGGGTGTAAAA	（AAT）21
SSR8	CAGGTCCTGCTCACCCAA	CTGGTGAGGTGGGGTTCG	（ATA）19
SSR13	AGCGCCACTTTCCTTGCT	ACAAGCAGTCAACACACTCCA	（AAT）18
SSR14	TCACGAGGTTCGCATCACA	TCTAATCTCGAAACTGGGCAA	（TTA）18
SSR22	ACGTTGCCTCCGAGGATG	ACACACAGAAGTTGCTTGCA	（TTA）17
SSR29	GGCCTTGTCCTCTGCCAG	TCCAACCTCTACCCCCGA	（ATC）17
SSR34	AGCTTCTTGTGTGCCCTAAA	AATGGGGGTGAAGGCGTG	（GTAT）10
SSR42	CCCCCAGCCAATGATGCA	AGTCCATCCAGGCCGAGT	（AT）55
SSR54	ACTTGCATGCCGGCAGAT	CGGTGGTTGTGTTGTGTGG	（AT）49
SSR62	CCCCGAGGCCTAAAATGTT	GCTCCAAGCATTAGAGAGGAG	（TA）47
SSR74	ACAGACCGGGATTAGCATGG	CCAAAGGCATGCTGTCAGC	（AT）46
SSR77	AGGATTTGGGTTTGAGGGGAC	TGGCCGTATGCAACACACA	（AT）46
SSR94	ACCTCGCAAGCAATCTCCA	TGATGGGGTGGGGTCTCT	（TC）44
SSR101	GGTTGTTCGTTGCCCAGC	GGCACTACACTGCACTTTACC	（CT）43

试剂 Reagent	使用量 Usage volume/μL	浓度 Concentration
总计	20.0
2×Super PCR Mix（with green dye）	10.0	2×
荧光M13引物	4.0	1 μmol·L^-1
DNA	2.0	50 ng·μL^-1
正向引物	0.8	1 μmol·L^-1
反向引物	3.2	1 μmol·L^-1

	反应条件 Reaction conditions	反应温度 Reaction temperature/℃	反应时间 Reaction time
1.预变性		94	3 min
2.变性	30个循环	94	30 s
3.退火		57	30 s
4.延伸		72	30 s
5.变性	8个循环	94	30 s
6.退火		55	30 s
7.延伸		72	30 s
8.延伸		72	10 min
9.保存		12	∞

性状 Trait	变异来源 Variation source	自由度 d_f	均方 Mean square	F	P
苗高Seedling height/cm	家系	19	33 735.233	136.664	<0.01
地径Ground diameter/mm	家系	19	347.674	82.379	<0.01
鲜叶质量Fresh leaf mass/g	家系	19	4.920	228.368	<0.01
干叶质量Dry leaf mass/g	家系	19	0.321	123.654	<0.01
叶长Leaf length/cm	家系	19	57.879	107.496	<0.01
叶宽Leaf width/cm	家系	19	105.951	225.383	<0.01
叶柄长Petiole length/cm	家系	19	79.113	87.309	<0.01
叶面积Leaf area/cm²	家系	19	10 057.356	226.357	<0.01
叶脉夹角Leaf vein angle/（°）	家系	19	559.751	10.806	<0.01

性状 Trait	平均值 Average value	变幅 Range	标准差 Standard deviation	遗传变异系数 C_V，G/%	表型变异系数 C_V，P/%	家系遗传力 h²
苗高Seedling height/cm	132.47	60.00~229.00	36.18	31.69	33.84	0.88
地径Ground diameter/mm	13.25	5.89~24.51	3.89	32.09	35.64	0.81
鲜叶质量Fresh leaf mass/g	0.98	0.40~1.98	0.34	51.91	54.08	0.92
干叶质量Dry leaf mass/g	0.28	0.11~0.55	0.09	46.41	50.40	0.85
叶长Leaf length/cm	8.69	5.50~11.12	1.28	19.99	21.70	0.85
叶宽Leaf width/cm	7.85	4.53~12.67	1.57	30.01	31.25	0.92
叶柄长Petiole length/cm	2.84	0.38~7.86	1.55	71.34	78.80	0.82
叶面积Leaf area/cm²	51.53	20.09~95.22	7.84	10.03	17.20	0.34
叶脉夹角Leaf vein angle/（°）	46.82	20.32~76.26	15.33	49.04	51.06	0.92