美洲黑杨及其杂种2n雌配子发生的遗传机制研究

美洲黑杨及其杂种是我国杨树重要造林树种和育种亲本资源，经过半个多世纪传统方法改良，黑杨常规育种很难有更大突破。培育多倍体在白杨上已获成功，且在我国大面积推广的黑杨无性系中就有几个三倍体,如中林46等，这些偶然得到的三倍体已在发挥重要作用，如能有目的地开展黑杨多倍体育种，黑杨育种就有可能产生突破。获得不减数的2n配子并明确其遗传构成是培育优良多倍体的关键环节之一。前期研究表明：诱导2n花粉可获黑杨多倍体，但得率很低；有黑杨天然2n 雌配子产生。 有鉴于此，拟用细胞遗传学方法跟踪研究雌花的减数分裂过程和理化诱导因子对减数分裂过程的影响，探究美洲黑杨及其杂种2n雌配子发生的细胞遗传学机制；通过SSR等 DNA分子标记对比分析产生2n雌配子的亲本与其多倍体及二倍体子代间关系，探究2n雌配子的遗传构成及遗传机制。上述机制的揭示，对于黑杨育种及其多倍体无性系的早期选择具有重要的理论指导意义和实用价值。

美洲黑杨及其杂种是世界性的优良杨树资源，我国在生产上就推广了许多优良的黑杨无性系。而其中一些偶然得到的黑杨三倍体已在生产中发挥了重要作用，说明黑杨多倍体育种有广阔的前景，是产生突破性育种进展的重要途径之一。在育种价值上，2n雌配子远大于2n花粉，因此开展黑杨2n雌配子的诱导及其发生的遗传学研究，对于黑杨多倍体育种具有重要意义。本研究采用细胞遗传学方法跟踪研究雌花的减数分裂过程及与其外部形态特征的相关性，同时采用试验设计研究不同水平的各种理化诱导因子在减数分裂不同时期的诱导效果。最后，通过SSR分子标记的方法对比分析亲本与其多倍体和二倍体子代间的关系。主要研究结果如下：.(1)通过时间跟踪观察法，找到了不同黑杨树种的最佳柱头可授期。.(2)通过石蜡切片法对黑杨大孢子母细胞减数分裂进程和胚囊发育进行了研究，发现欧美杨大孢子母细胞减数分裂进程并不同步。而欧美杨授粉后不同时期的胚囊发育与其大孢子母细胞减数分裂进程类似，同样表现出了不同步性。.(3)通过不同阶段花芽外形与其内部大孢子母细胞减数分裂进程协同观察，发现了黑杨大孢子母细胞减数分裂进程与其雌花芽外部形态特征间的相关性。.(4)首次成功在黑杨中通过秋水仙碱诱导2n雌配子的产生。在三个杂交组合中，共获得4株黑杨三倍体。总结提出了一套切实可行的黑杨2n雌配子诱导技术体系。.(5)首次通过SSR分子标记证明授粉后施加秋水仙碱诱导获得的三倍体是来源于2n雌配子，而不是2n花粉；首次通过SSR分子标记的方法对黑杨2n雌配子的发生机制进行了研究，发现以欧美杨为母本得到的3株三倍体都来源于FDR型2n雌配子。.(6)本课题获国家发明专利1项，发表相关论文5篇，其中SCI论文2篇，中文核心期刊3篇。.