Johnsen 1999双列 生理性状 碳同位素

1. Johnsen KH, Flanagan LB, Huber D a., Major JE. Genetic variation in growth, carbon isotope discrimination, and foliar N concentration in Picea mariana: analyses from a half-diallel mating design using field-grown trees. Can. J. For. Res. 1999;29:1727–35.

我们使用7 + 7完全双列的半双列子集，在水可用性的三个位点上种植，进行生长，碳同位素鉴别（Δ（13）C）和叶子N浓度的遗传分析。树木是22岁。遗传;一般和具体的组合能力;以及表型，遗传和环境相关性使用最佳线性无偏预测和限制最大似然法计算。测量的四个性状显示可变水平的遗传控制。性状的计算遗传度如下：高度，0.39 +/- 0.22（估计+/- SD）;直径，0.14 +/- 0.10; δ（13）C值，0.54 +/- 0.26;和叶面N，0.00。表型相关性中度（r = -0.35），遗传相关性强（r = -0.97），环境相关性弱（r = -0.18）高度增长和δ（13）C之间。 δ（13）C和生长之间的强负的遗传相关性支持早期的工作与一个家庭的子集，指示光合作用差异引起Δ（13）C的遗传变异。近交会大大降低生长，而不影响Δ（13）C。高遗传力，缺乏近亲繁殖抑制和低环境相关性表明δ（13）C遗传控制的主要比例可能相对简单。因为Δ（13）C是高度可遗传的，高度遗传上与生长相关，对环境的敏感性低于生长，并且具有早期选择的可能性，所以性状是用于间接选择生长的良好候选特征。

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介绍
一系列先前的研究已经检查了云杉（黑麦）BSP（黑云杉）的生长特性的遗传变异和生理特征的相关变化（Johnsen和Major 1995和1999，Flanagan和Johnsen 1995，Major and Johnsen 1996和1999）。这些研究利用了来自在Petawawa研究森林（PRF）上的三个不同位点上复制的完全双列实验的全同胞家族（Morgenstern 1974; Boyle 1987）。来自双列交配的生长特性的标准统计分析表明了环境（G×E）相互作用的重要基因型（Boyle 1987）。随后的研究试图确定观察到的生长差异的生理学基础，以及通过环境相互作用的显着基因型，使用显示不同G×E的全同胞家系的子集。所研究的生理特征包括叶光合气体交换，水关系特征和叶碳同位素鉴别。
叶组织的碳同位素比的测量提供了叶细胞间CO 2分压（p 1 / pa）与大气CO 2分压的比率的同化加权平均值（Farquhar等人，1989）。这个比率（pi / pa）是重要的，因为它是光合能力和气孔导度的函数。 pi / pa的变化是光合能力或气孔导度中的任一个或两者的变化的函数。由于叶碳同位素比提供关于整个叶的整个生命过程的信息，它是特别有用的检查微观遗传差异的光合特性。
在黑云杉的四个全同胞家系中观察到叶碳同位素鉴别的显着差异（Flanagan和Johnsen 1995）。碳同位素分化的变异源是光合作用能力的差异，因为光合作用中的基因型变异不是由气孔导度的基因型变异解释的（Johnsen和Major 1995; Major和Johnsen 1996）。在PRF最干燥，最少产量的地方，四个家庭的平均碳同位素分辨率和平均树高之间也存在强烈的负相关（Flanagan和Johnsen 1995）。单个植物的生长可能与叶歧视值正相关或负相关，取决于识别的变化是否与光合能力或气孔导度的变化相关（Farquhar et al。1988，1989）。我们观察到的生长和碳同位素歧视之间的负相关性与光合能力的变化是同位素歧视变异的主要原因一致（Flanagan和约翰森1995年）。然而，在其他两个研究点，在水分利用率和生产力较高的情况下，判别值和生长之间没有显着的相关性。
我们以前的研究表明，碳同位素技术大大有助于理解影响黑云杉生长的生理机制，因此该技术显示了将生理评估纳入已建立的树木育种计划的希望。由于取得的重大进展，我们扩展了研究以检查在PRF的完整diallel实验的半透传子集。我们的分析允许计算遗传力，遗传相关性，以及解开遗传和环境影响所必需的一般和具体的组合能力。