桉树单交和复交的杂种优势和遗传效应研究

Artificial hybridization is one of the most important methods to eucalypt genetic improvement . Understanding the way that eucalypt heterosis generating will of important meaning to create heterosis and reveal the genetic mechanism of heterosis. Many recent research results showed: the epigenetic variation induced by plant inter-species hybridization is a important source of heterosis. But, it’s unclear about what kind of parent matings are tend to gain more heterosis. This study plans to create systemic hybrids of: pure species by pure species (single cross), pure species by hybrids (three way cross), hybrids by hybrids (double cross), by using our abundant eucalypt genetic resources. So as to study the relationships between heterosis and the genetic relationship of parents, the amount of species combined. And, to study the genetic effects in hybrids from different ways of parent mating. This study can deepen our understanding on the mechanism of eucalypt heterosis, reveal the feature of epigenetic work on eucalypt hybrids. And, be hopeful to find a high efficient way to create heterosis. The results of the study will also of great value on modifying the eucalypt hybrid breeding strategy, to creat and use eucalypt heterosis. The genetic materials created by this study will constitute good basis to molecular mechanism study on heterosis. The results of this study will be good references to other tree species as eucalypt is a model tree species to forest research.

人工杂交是桉树遗传改良的重要方法，掌握桉树杂种优势产生途径对创造杂种优势、揭示杂种优势的遗传机理有重要意义。分子遗传学近期的多个研究结果表明:植物种间杂交时诱导的表观遗传变异是杂种优势的重要来源。但仍不清楚怎样的亲本组配易于获得杂种优势。本研究计划利用拥有的丰富桉树种质资源，开展系统的纯种间杂交（单交）、纯种与杂交种杂交（三交）、杂交种与杂交种间的杂交（双交）等，以深入研究亲本的亲缘关系、组配树种数量等与杂种优势间的关系，以及不同组配方式中重要性状的遗传效应。本研究的结果可加深对桉树杂种优势产生机制的认识，了解表观遗传在桉树杂交种中的作用特点，并可望获得高效产生杂种优势的方法，对科学制定桉树杂交育种的策略、创造和利用桉树杂种优势有重要价值。同时，本研究的遗传材料也是桉树杂种优势分子机理研究的基础。因为桉树是林木研究的模式树种，本研究的结果对其他树种具有重要参考意义。

杂交育种、利用杂种优势是桉树遗传改良的重要方法，但因对树种组配与杂种优势的关系、遗传效应等缺乏研究，难以提高杂交育种效率。本项目系统配制了桉树纯种间（单交）、纯种与杂交种（三交）、杂交种与杂交种间（双交）等的杂交种160家系，在3个不同环境建立其测定试验。通过对杂交种的形态、生长、材性、抗逆性等研究发现：亲本间亲缘关系较远的杂种超亲频率显著高于亲缘关系较近的，叶片形态特征、材积生长量均如此。在亲缘关系相近树种组配上，部分木材性质存在显著差异，但不具有杂种优势；尾叶桉与巨桉杂交种是所有杂交种中速生性最强的树种组配，这两个树种的组配中，亲本基因各占50%的交配类型具有最强速生性、适应性优势。研究还初步发现：生长量和抗病能力的变异幅度与组配亲本数量成正比，三交、双交杂交子代虽没有显著的组配水平优势，但存在个体水平优势，且优势个体的频率提高。项目还建立了巨桉高通量序列的RNA 文库，获得551个新型IncRNA， 发现它们参与了光合作用、 蛋白质水解等很多重要的生理过程。本研究结果对通过优化树种组配提高桉树杂交育种的效率、深入研究桉树杂种优势及其分子机理有重要意义。