摘 要

种子园是用来生产有高质量的遗传价值的种子的特殊林木区块，种子园的目的是在林木改良育种的过程中，最大化遗传增益的同时保持足够的遗传多样性。在本实验中，八个DNA微卫星标记被用来估测加拿大BC省Douglas-fir种子园里面2007年的324个种子的基因定型和配子贡献率。通过DNA的提取分离、PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳法得出父本、母本和子代的DNA样品，然后用SAGA软件标记等位基因，最后用CERVUS软件做谱系重建分析。最后得出的结果是，2007年的种子园里，有18.5%的父本配子贡献是来自外面雄性的，即有18.5%的花粉污染，高于同一个种子园的另外两个不同年份的批次。同时，该年份的自交受精率是13.6%，比其他两个年份都要低。由于花粉污染和自交受精都会减少种子园的遗传增益，所以需要合理运用补充大量花粉和延迟开花的手段来经营种子园，使其满足遗传增益和遗传多样性的再生的同步性。

关键词：种子园；遗传育种；分子标记法

Pollen Contamination and Management of Douglas-fir Seed Orchard in Canada

ABSTRACT

Seed orchards are specific forest stands for producing high-quality seeds with high genetic value. The goals of seed orchards are to maximum genetic gain and maintain sufficient genetic diversity at the same time during tree improvement breeding cycles. In this research, eight DNA microsatellite markers are used to genotype 324 seeds from 2007 year’s samples in Douglas-fir in BC, Canada and evaluate gametic contributions. Using DNA extraction, PCR amplification, agarose gel electrophoresis to get DNA samples from paternal, maternal and offspring gametes. Then scoring gels to allocate alleles by SAGA software, followed by pedigree reconstruction using CERVUS software. As a result, in 2007 year’s seed orchard, 18.5% of paternal gametes are contributed from outside males, which means there is 18.5% of pollen contamination, higher than other two years’ data in the same seed orchard. Meanwhile, selfing fertilization rate is 13.6%, lower than other two years’ rates. Since both pollen contamination and selfing are attributed to decrease the genetic gain in seed orchard, effective seed orchard management measurements are required to satisfy reproductive synchrony of genetic gain and genetic diversity, such as supplemental mass pollen and bloom delay.

Key words：Seed Orchard；Genetic Breeding； Molecular Marker

目 录

1 前言 1 -

2 基本概念和理论基础 2 -

2.1 物种分类和命名 2 -

2.2 物种分布以及生态学习性 2 -

2.3 林木改良 2 -

2.4 育种循环 3 -

2.5 种子园 5 -

2.6 分子标记法 6 -

3 研究方法和步骤 7 -

3.1 样本来源 7 -

3.2 DNA提取分离 7 -

3.3 PCR分析法 8 -

3.4 跑胶、基因分型和谱系分析 10 -

4 实验结果与分析 11 -

4.1 实验中出现的问题及分析解决 11 -

4.2 花粉污染 12 -

4.3 自交受精 13 -

4.4 种子园经营管理方法 14 -

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结论 ………………………………………………………………………………15

致谢 ……………………………………………………………………………16

参考文献………………………………………………………………………17

1 前言

对于现如今的可持续林业经营管理来说，提高森林生产力是十分关键的。为了达到森林里成功的可持续性的目的，生产具有高度遗传质量（包括遗传增益和遗传多样性）的种子产物是非常必要的。为了达到这个目的，种子园群体要在再生输出上保持最大化同步性，还有配对成功率的平等性，要尽量减少花粉迁入，并且使近亲交配和特定父母本之间的有利交配降低到最小。此项研究的目的就是用最新的高变异性的微卫星DNA分子标记法和亲子分配法来检测加拿大不列颠哥伦比亚省花旗松种子园内的花粉污染和自交程度，来检测从外面来源流入到高世代种子园内的基因流和再生不平衡的程度。根据所得出的结果，与近几年的花粉污染度进行对比，从而得出数据变化原因，并根据该原因得出如何提高改进种子园集约经营的管理方法。

由于本人受国家留学基金委公派到加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）进行交换，学习该省的本土植物、森林遗传学和种子园的相关知识，并在林学院的森林遗传学的实验室进行实验，从而了解加拿大不列颠哥伦比亚省的相关林业种子园管理方法，与国内林业管理方法相比较，学习国外的先进技术及理念，并根据国内实情，运用到相关生产实际中。本人在Forest Genetics实验室所做的实验数据是2011年的样品，但是由于本人离开加拿大时，所做数据的结果还无法完全及时得出，所以经导师和实验室相关人员的允许，采用2007年的实验数据做为撰写论文的材料。

2 基本概念和理论基础

2.1 物种分类和命名

花旗松，英文名Douglas-fir(学名：Pseudotsuga menziesii (Mirbel) Franco)，虽然英文名里有Fir（冷杉），但是它其实不是一种杉树，属于裸子植物门，松杉纲松杉目松科黄杉属。本种的种小名menziesii来自于Archibald Menzies，一名苏格兰植物学家，这个物种第一次被记录就是他在1791年在加拿大不列颠哥伦比亚省的温哥华岛上。从基因的角度来说，花旗松是二倍体，有十三对，即二十六条染色体。