美洲黑杨表型和生理性状多样性及群体结构分析

[目的]基于表型和生理性状对美洲黑杨种质资源的多样性和群体结构进行研究,为美洲黑杨种质资源的科学管理、高效利用和有效保护提供理论依据.[方法]对6个种源群体27个采样点的258个美洲黑杨无性系的1年生植株的22个表型和生理性状进行测定,通过方差分析、多重比较、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法研究美洲黑杨种质资源表型和生理性状的多样性和相关性、种源群体间的差异及分化水平、群体的遗传结构,采用模糊数学隶属函数的方法对无性系的表型和生理性状进行综合评价.[结果]美洲黑杨种质资源22个表型和生理性状的变异系数在0.56％ ～53.48％之间,茎段和根系生物量性状的变异较大,叶绿素荧光参数(Fv/Fm)的变异最小;Shannon-Wiener指数在1.844～2.097之间;方差分析结果表明,除叶绿素荧光参数外,其他21个性状在种源群体内无性系间和种源群体间均存在极显著的差异(P<0.01),表型分化系数(Vst)在1.37％ ～31.40％之间.与生理性状相比,种源群体间表型性状表现出更大的遗传变异.相关性分析结果表明美洲黑杨植株的株高、地径、根系生物量、茎生物量、叶片生物量、净光合速率(Pn)、叶片形状和叶片碳、氮含量之间均存在较强的正相关关系,胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)与植株生长量相关性状指标之间表现为负相关关系.通过主成分分析提取了5个主成分因子,累计贡献率达到80.51％.构建了表型生理性状评价模型,将美洲黑杨无性系分为优、良、中和差4个等级.基于种源群体间的平方欧式距离将6个种源群体划分为3类:位于南方密西西比河中下游流域的密苏里州(Mis)、田纳西州(Ten)与路易斯安那州(Lou)种源群体的无性系为一类;分布在密西西比河上游流域的艾奥瓦州(Iow)种源群体的无性系和圣劳伦斯河流域的魁北克省(Que)种源群体的无性系为一类;位于西北方向的哥伦比亚河流域的华盛顿州(Was)种源群体无性系单独分为一类.[结论]美洲黑杨表型和生理性状具有丰富的多样性,种源群体间和种源群体内无性系间植株的表型和生理性状发生了变异,同时其表型和生理性状的特征与种源群体的分布和气候类型有一定的关联.本研究的结果为美洲黑杨种质资源的保护、管理和利用及优良种质的选育和评价提供了科学依据.