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基于无损检测技术的湿地松生长及材性性状遗传变异分析

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林业科学 2017年第6期53卷 30-36页

作者：张帅楠栾启福姜景民中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江省林木育种技术研究重点实验室杭州311400

【目的】基于无损检测技术研究湿地松活立木基本密度(ρ)、弹性模量(MOE)和生长量的遗传变异规律及其遗传和表型相关关系,在保证生长量遗传改良的同时加强木材物理力学性质的选育力度,为速生优质湿地松人工林建设提供种质基础。【方法... 详细信息

【目的】基于无损检测技术研究湿地松活立木基本密度(ρ)、弹性模量(MOE)和生长量的遗传变异规律及其遗传和表型相关关系,在保证生长量遗传改良的同时加强木材物理力学性质的选育力度,为速生优质湿地松人工林建设提供种质基础。【方法】以浙江杭州长乐林场22年生湿地松半同胞家系测定林为研究对象,采用木材阻力仪Pilodyn和应力波测量仪Hitman等无损检测仪器测定2 000多株湿地松活立木ρ、MOE等物理力学性状,采用测杆等标准测具测定对应单株的枝下高、冠幅、分枝大小、分枝角以及树高和胸径等形质和生长性状,并通过ASReml-R软件混合线性模型的限制性极大似然估计法(REML)对各性状进行方差分析、遗传力估算和相关性分析。【结果】1)弹性模量相对值MOEP与应力波速v之间呈极显著(P<0.001)遗传相关(R=0.947 0±0.020 1)和表型相关(R=0.948 0±0.002 7),与基本密度相对值ρP之间呈显著(P<0.01)遗传(R=-0.447 0±0.154 0)和表型(R=-0.538 0±0.019 1)相关,以v对MOEP进行间接选择,其有效性达到了97.42%。2)材性性状的遗传力在0.292 0~0.305 0之间,生长性状遗传力在0.062 5~0.216 0之间;以1%的选择强度计算,材积和MOE能获得30%的遗传增益。3)树高、胸径、材积、冠幅和分枝大小两两之间均呈显著的(P<0.05)遗传正相关关系,枝下高与树高正相关,分枝角与分枝大小负相关,但相关不显著,而胸径、树高、枝下高、材积、冠幅和分枝大小两两之间均具有极显著的表型正相关性;材性和生长性状之间普遍存在着显著的表型相关关系(P<0.05),但遗传相关不显著。【结论】仅利用应力波速v即能快速评估群体内每木弹性模量(MOE)相对大小,比传统上仅用木材基本密度(ρ)评估MOE效果更好;ρ和MOE受中等程度的遗传控制,其遗传力明显高于生长性状;材性与生长性状之间遗传相关不显著,能够实现两类性状的同步遗传改良。

关键词：湿地松生长性状木材密度弹性模量无损评估遗传分析

陆地棉三种主要病害的遗传特性及其相关性研究

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陆地棉三种主要病害的遗传特性及其相关性研究

作者：栾启福浙江大学

学位级别：硕士

本试验以陆地棉品种间重组近交系HM188（HS46×MARCABUCAG8US-1-88）为材料，利用包括环境互作在内的加性模型分析棉花枯萎病、黄萎病和铃病抗性遗传效应，以及这三种病害与产量和品质的相关，同时对各个病害之间的相互影响作了初步的... 详细信息

本试验以陆地棉品种间重组近交系HM188（HS46×MARCABUCAG8US-1-88）为材料，利用包括环境互作在内的加性模型分析棉花枯萎病、黄萎病和铃病抗性遗传效应，以及这三种病害与产量和品质的相关，同时对各个病害之间的相互影响作了初步的分析，主要研究结果如下： 1．陆地棉枯、黄萎病抗性的遗传（1）陆地棉枯、黄萎病遗传方差分解：以病情指数为抗病性的指标，陆地棉枯萎病抗病能力主要受加性效应影响，影响效果达到显著水平，占表型方差的34.8％（即狭义遗传率），遗传改良收效显著;若以发病率作为抗性指标，虽然加性方差占表型方差的一半左右，但是不能达到显著水平;两个参数间的相关系数（r=0.8389）达到极显著水平。比较二者后认为，在育种中应该以病情指数为选择参数。本实验未检测到陆地棉黄萎病抗性的显著加性效应。（2）陆地棉黄萎病病菌致病力分析：以黄萎病病情指数为指标，得到黄萎病病菌对群体浸染能力的方程式： P=1/188integral from x1 to x2（-759.22x+539.8x-72.007）dx （0.1715≤x≤0.6197）P代表浸染能力，x代表黄萎病病情指数。利用这个经验公式可初步预测某群体对一定的黄萎病致病小种的抵抗能力，数值越大，抵抗力越低;也可以利用此公式检测某些致病小种的致病能力。同样，以黄萎病发病率为指标，也得到一个预测方程式： P=1/188integral from x1 to x2（-283.55x2+357.35x-90.672）dx （0.3215≤x≤0.9611）P也代表侵染能力，x代表黄萎病发病率，P值与群体的抵抗力成反比。2．陆地棉铃病抗性的遗传分析对种于不同生态条件下的重组近交系群体所进行的病情调查分析可以看出，陆地棉铃病抗性受环境影响比较大，主要表现为加加上位和环境互作的遗传，而加性遗传不显著。由于研究材料的原因，没有明显一致的显性效应，这更有利于集中分析具有较大育种价值的加性效应。结果表明，加性，以及加加和环境互作的效应比较明显，因而利用品种的抗性，育成避、抗铃病的棉花新品种是可能的。对株高、第一果枝节位和果枝数的遗传分析以及它们与铃病抗性的相关性分析表明，株高和果枝数具有相似的遗传方式，并且与铃病抗性在基因型和表现型上存在一定程度的负相关，而铃病抗性与第一果枝节位的相关性极小。本次实验亲本遗传效应的分析结果表明，在加加和环境的遗传上，亲本的遗传效应为负值，而杂种后代的遗传效应为极显著的正值。根据本研究结果，感病亲本之间的杂交，其杂种后代可表现出较好的铃病抗性。 3．陆地棉抗病性与产量和品质性状的相关性分析以病情指数作为枯萎病抗性的指标进行研究，陆地棉枯萎病对产量的影响虽没有达到显著水平，但基本上是负相关，发病导致棉花减产：而以枯萎病剖杆病株率为参数研究枯萎病与产量的相关性，得到一些达到极显著的正相关系数。这可能与研究方法有关，本试验采用苗期接种鉴定的方法获得的抗枯萎病资料，而产量性状是在大田小区试验的结果。因萧山田间试验为无病地，不具备发病的条件，所以感病品种不受病害的影响。从而说明了在不具备发病条件的情况下，感病品种往往具有较高的产量优势。黄萎病病情指数和发病率与产量性状的相关系数也是负值，且有一半以上达到显著和极显著水平，是比较明显的减产效应，与枯萎病相比，黄萎病对产量的影响要明显，这可能是因为研究的品种（系）不具有与枯萎病同样的抗耐性，抗黄萎病的能力比较弱。这也反映了目前在棉花枯、黄萎病育种上的一个事实。另外由于研究条件的限制，本试验黄萎病抗性鉴定和产量结果均来源于河南扶沟天然黄萎病圃的小区试验资料，产量表现受到黄萎病的影响，因而，表现出抗病性与产量之间的显著正相关。这也可能是本次研究中黄萎病对产量的影响要比枯萎病影响大的原因之一。铃病对产量的影响也是负效应，并能明显的减少铃重和衣指，其对产量的危害

关键词：陆地棉枯萎病黄萎病铃病重组近交系

湿地松家系产脂力、树脂密度和松节油含量的测定与遗传分析

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北京林业大学学报 2012年第4期34卷 48-51页

作者：李彦杰姜景民栾启福中国林业科学研究院亚热带林业研究所

为了精确测定湿地松产脂力、树脂密度和松节油含量,研究其遗传变异规律,选择产脂性状优良的湿地松遗传材料,利用一套改良的松脂测试收集器和水蒸气蒸馏装置,对49个湿地松自由授粉家系进行了测定分析。结果表明:方差分析显示湿地松产脂... 详细信息

为了精确测定湿地松产脂力、树脂密度和松节油含量,研究其遗传变异规律,选择产脂性状优良的湿地松遗传材料,利用一套改良的松脂测试收集器和水蒸气蒸馏装置,对49个湿地松自由授粉家系进行了测定分析。结果表明:方差分析显示湿地松产脂力、胸径和松脂基本密度的家系效应均极显著(P<0.01),家系遗传力分别为0.798、0.436、0.337,单株遗传力分别为0.685、0.368、0.295,分别处于较高水平;相关分析表明,产脂力与松脂基本密度之间极显著正相关(r=0.540,P<0.01),而松脂中松节油含量与松脂基本密度呈极显著负相关(r=-0.838,P<0.01);松脂中松节油含量是评价松脂质量的一个重要指标,通过产脂力与松节油含量的乘积即松节油产量指数估算各个参试家系松节油含量指标的选择差、现实增益和遗传增益,筛选出显著优于对照的4个优良家系。

关键词：湿地松自由授粉遗传变异遗传力产脂力松节油产量指数

国外松种间杂交后代生长和形态性状变异及相关性分析

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植物研究 2014年第1期34卷 95-102页

作者：栾启福李彦杰姜景民中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400

利用随机区组设计营建的试验林资料，对6种树龄5年的国外松杂种后代生长和形态性状变异及其相关进行了分析，结果显示：国外松种间杂交后代不同物种，同一物种的不同家系，同一家系内的不同单株均表现出丰富的多样性，单株材积和树干通... 详细信息

利用随机区组设计营建的试验林资料，对6种树龄5年的国外松杂种后代生长和形态性状变异及其相关进行了分析，结果显示：国外松种间杂交后代不同物种，同一物种的不同家系，同一家系内的不同单株均表现出丰富的多样性，单株材积和树干通直度的变异系数达30％～50％；而其它形态、生长性状变异系数为2％-30％。这些杂交种丰富的生长和形态变异为多目标选择奠定了基础。以湿地松（Pinus elliottii Engelman var. elliottii）为母本的杂交松针叶长度变短，同时湿地松×洪都拉斯加勒比松（P. caribaea Morelet vat. hondurensis （Senecl.） Barrett et Golfari）还表现出良好的干形性状（通直度好，分枝角小等）。以火炬松（*** L．）为母本的杂交松对针叶的改良效果不明显，但是火炬松×洪都拉斯加勒比松单株平均材积大、干形通直、分枝角小、侧枝细，说明这个杂交类型具有生长快、树形紧凑等优良特性。相关分析显示生长快、针叶短、分枝角度小、树干通直度好这几个性状可以同步改良。研究认为国外松种间杂交后代生长性状不低于母本，在形态性状上湿地松×洪都拉斯加勒比松与母本相比针叶较稀疏，针叶长度较短，分枝角较小，因此比母本更能抵抗雨雪冰冻等自然灾害，这对于我国南方湿地松抗逆性育种具有重要的意义。

关键词：湿地松火炬松杂交松生长性状形态性状相关

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利用近红外光谱对杂种松及其亲本的鉴别分析

植物遗传资源学报 2013年第6期14卷 1083-1088页

作者：栾启福李彦杰姜景民中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400

为了在林木育种和良种推广过程中对杂种松的真实性进行简单、快速鉴别,本研究以我国南方培育推广的2个杂种松及其3个亲本树种为研究材料,通过近红外光谱仪扫描各树种的针叶来采集数据,最后采用PLS-DA(偏最小回归-判别分析)方法建模对杂... 详细信息

为了在林木育种和良种推广过程中对杂种松的真实性进行简单、快速鉴别,本研究以我国南方培育推广的2个杂种松及其3个亲本树种为研究材料,通过近红外光谱仪扫描各树种的针叶来采集数据,最后采用PLS-DA(偏最小回归-判别分析)方法建模对杂种松及其亲本进行鉴别。结果表明,PLS-DA方法对杂种松具有较高的判别能力,可以较好地将杂种松及其亲本树种区别开来。因此,近红外光谱结合PLS-DA判别分析方法可以用来分析鉴别松树中的杂种和纯种,相对于同工酶和分子标记等种质鉴别方法,近红外光谱技术具有简便、快捷等优点,值得在林木种质判别分析中进一步研究利用。

关键词：杂种松近红外光谱偏最小回归-判别分析

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湿地松样本量大小对性状遗传力估算的影响

林业科学研究 2017年第4期30卷 610-616页

作者：张帅楠姜景民栾启福中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江省林木育种技术研究重点实验室浙江杭州311400

[目的]在保证遗传力估算精确度较高的前提下,探讨对已有湿地松测定群体遗传力评估最经济有效的调查取样数量(样本量),为遗传选择提供最佳的遗传参数和选择策略。[方法]以61个湿地松22年生半同胞家系的胸径、树高等生长性状和木材基本密... 详细信息

[目的]在保证遗传力估算精确度较高的前提下,探讨对已有湿地松测定群体遗传力评估最经济有效的调查取样数量(样本量),为遗传选择提供最佳的遗传参数和选择策略。[方法]以61个湿地松22年生半同胞家系的胸径、树高等生长性状和木材基本密度、弹性模量等材性性状测定值为试验数据,利用ASReml-R软件混合线性模型的限制性极大似然估计法(REML)估算各性状在不同参试样本量下的遗传力及其标准误。通过比较分析在不同样本量下各性状遗传力及其标准误估算值的收敛性,讨论样本量对性状遗传力估算的影响,进而确定各性状遗传力评估所需的最少样本量。[结果]对于61个湿地松自由授粉家系测定林,当测定的家系数少于39个或者随机测量的单株数小于600株时,估算的遗传力极不稳定,标准误偏大,随着样本容量或家系容量的增加其精度与准确性逐渐增加;遗传力较低的性状其遗传力估计所需样本量普遍大于遗传力较高的性状。[结论]对本研究的测定群体而言,要获得精确度较高的遗传力估算值,所需测定的湿地松家系数应该大于39个或者随机测量的单株数大于600株;由于材性性状遗传力相对较高,其需要测定的样本量可相对少一些。本文为大型用材树种遗传力估算提供了一个具有参考价值的实例研究,结果及相应的研究方法对于类似遗传测定群体遗传参数估算具有参考意义。

关键词：湿地松遗传力样本量生长性状材性性状

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无患子果皮皂苷含量近红外光谱检测研究

林产化学与工业 2014年第5期34卷 91-96页

作者：刁松锋邵文豪栾启福董汝湘姜景民中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400 中国林业科学研究院经济林研究开发中心河南郑州450003

为建立无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)果皮皂苷含量的快速检测模型,结合高效液相色谱法(HPLC),对采自浙江省天台县145份无患子果皮的皂苷含量进行检测。并依据近红外吸收光谱与HPLC测定数据的相关性,建立2个果皮皂苷含量估测模型,... 详细信息

为建立无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)果皮皂苷含量的快速检测模型,结合高效液相色谱法(HPLC),对采自浙江省天台县145份无患子果皮的皂苷含量进行检测。并依据近红外吸收光谱与HPLC测定数据的相关性,建立2个果皮皂苷含量估测模型,并对模型的准确性进行预测和评价。结果表明:A组(完整果皮)和B组(粉末状果皮)光谱数据分别基于'SNV+1stderivative'和'MSC+1st derivative'预处理法并利用PLS构建的光谱模型表现最佳,模型可靠性最强,预测精度最高,其中B组光谱数据建立的模型预测效果明显优于A组。基于A组和B组建立的模型与HPLC法的测量结果相关系数分别为0.654和0.993,预测标准偏差分别为0.982和0.294。以B组样品建立的模型基本可以代替HPLC法使用,而以A组样品建立的模型可用于测定精度要求不高、比较珍贵或样品量较少的样品。

关键词：无患子近红外光谱果皮皂苷含量偏最小二乘法

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南京林业大学学报（自然科学版） 2011年第1期35卷 6-10页

作者：栾启福姜景民张守攻中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400 中国林业科学研究院林业研究所北京100091

以火炬松×洪都拉斯加勒比松F1代群体为研究对象,从松树PGI(松类基因索引)数据中筛选出13个与赤霉素(GAs)代谢有关的序列。设计了这13条序列的EST-SSR引物对,并筛选出4对引物作为F1代检测的较好的标记。4对引物PCR分析显示在2个亲本和3... 详细信息

以火炬松×洪都拉斯加勒比松F1代群体为研究对象,从松树PGI(松类基因索引)数据中筛选出13个与赤霉素(GAs)代谢有关的序列。设计了这13条序列的EST-SSR引物对,并筛选出4对引物作为F1代检测的较好的标记。4对引物PCR分析显示在2个亲本和39个子代中共扩增出1014个多态性位点,其中,杂种F1代扩增出的位点数中有50.19%与父本相同,52.17%与母本相同,这表明母本(火炬松)和父本(加勒比松)杂交能够得到获得双亲遗传物质的新杂种。4个引物检测的26个等位基因位点中有6个与苗龄6个月的苗高有显著或极显著的相关性,有5个位点与苗龄9个月的苗高有显著或极显著相关性。这为早期选择提供了较好的分子标记。

关键词：杂交松赤霉素表达序列标签微卫星标记火炬松×洪都拉斯加勒比松苗高

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湿地松活立木弹性模量无损评估技术研究

林业科学研究 2017年第1期30卷 75-80页

作者：张帅楠姜景民徐永勤栾启福中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江省林木育种技术研究重点实验室浙江杭州311400 浙江省杭州市余杭区长乐林场浙江杭州311123

[目的]开发操作简便、破坏性小且结果可靠的弹性模量无损评估技术,为实现以大群体试验材料为基础的遗传选择和评估,培育速生优质林木良种奠定基础。[方法]以22年生湿地松自由授粉家系测定林为研究对象,采用力学阻力仪(Pilodyn)和应力波... 详细信息

[目的]开发操作简便、破坏性小且结果可靠的弹性模量无损评估技术,为实现以大群体试验材料为基础的遗传选择和评估,培育速生优质林木良种奠定基础。[方法]以22年生湿地松自由授粉家系测定林为研究对象,采用力学阻力仪(Pilodyn)和应力波速(V)记录仪(AV)等活立木无损评估仪器和方法以及木材物理力学常规检测方法,建立活立木弹性模量评估技术体系。[结果]Pilodyn测定值Pr与实测基本密度(ρ)间呈显著负相关(P<0.01);弹性模量测定值MOEB与弹性模量(计算值)MOE(MOE=ρV2)之间呈极显著线性相关关系,其线性回归模型为MOEB=2.013 3+0.828 6 MOE,决定系数R2=0.854 1;利用ρ和V计算的弹性模量值MOE与利用Pr和V计算的弹性模量相对值MOEP(MOEP=Pr V2)间呈极显著正相关关系(P<0.001),回归模型为MOE=0.400 7+0.231 1 MOEP,决定系数R2=0.734 0;弹性模量MOE与V值相关极显著(P<0.001),V与MOE的回归方程为MOE=-5.121 8+3.239 4 V,决定系数R2=0.921 9。[结论]在遗传选择时弹性模量(计算值)完全可以代表弹性模量测定值进行评估与选育;可直接利用MOEP作为各样木的弹性模量值参与遗传分析;同时建立了MOE与V值之间的回归方程,在比较同一测定群体弹性模量值相对大小时也可直接比较V值,大大减少了工作量。建立的模型对其它树种测定具有参考意义,但尚需检验。

关键词：湿地松活立木弹性模量无损评估