杨树是我国重要的造林树种，在工业人工林和生态防护林建设中发挥着重要作用。目前，我国林业生产中推广应用的杨树良种多数是通过杂交选育出来的，杂种优势明显(符毓秦等，1990；黄东森等，1991；王明庥等，1991；李善文等，2004)。根据杂种优势的遗传学原理，获得杂种优势的双亲要存在遗传差异(卢庆善等，2002)。杂交育种实践证明，在一定范围内，两亲本间遗传差异越大，其杂种优势也越大，后代分离范围就越广泛，从而获得优良个体的机会也就越多(张爱民，1994)。遗传差异评价方法很多，如数量性状遗传距离、亲缘系数、生化标记等。

随着分子生物学的不断发展，出现了多种分子标记技术，如RAPD、AFLP、SSR等，使得在分子水平研究亲本间的遗传差异成为可能(张志毅等，2002；Chauhan et al., 2004; Cervera et al., 2005)。Arcade等(1996)研究落叶松(Larix)发现，杂交亲本间分子遗传距离与生长性状杂种优势相关显著，但与其他数量性状的杂种优势不相关，并证明遗传距离远的亲本能产生杂种优势强的个体；Baril等(1997)用RAPD标记桉树(Eucalyptus)杂交亲本遗传距离发现，中等遗传距离的2个种间亲本杂交才具有正向杂种优势；李周岐等(2002)对鹅掌楸属(Liriodendron)种间杂交研究结果表明，亲本RAPD遗传距离与子代1年生苗高和地径家系平均生长量均表现为显著的二次曲线相关，说明利用遗传距离进行鹅掌楸亲本选配和杂种优势预测具有一定潜力。李梅等(2001)以30个杉木(Cunninghamia lanceolata)杂交亲本为研究材料，结果表明亲本的分子遗传距离与子代生长性状相关关系较为复杂，亲本的分子遗传变异对亲本选配有一定参考价值。

本研究选择杨属白杨派(Leuce)、黑杨派(Aigeiros)、青杨派(Tacamahaca)中的部分种和杂种为亲本进行杂交，调查各杂交组合2年生苗木的生长性状；对各杂交亲本进行AFLP分析，计算亲本间分子遗传距离；将生长性状与分子遗传距离进行相关分析和回归分析，对杨树杂交亲本间的最适分子遗传距离进行探讨，将分子标记技术与常规杂交育种相结合，为杂交亲本选配及杂种优势预测提供分子水平理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

试验地设在北京林业大学后八家苗圃(39°46′N，116°29′E)，土壤为潮土，质地中壤，年降水量503 mm，年均温12.1 ℃，极端最低温度-19.6 ℃，无霜期210 d。

1.2 杂交亲本

杂交亲本包括杨属白杨派、黑杨派和青杨派的13个种和杂种的21个无性系(表 1)。

1.3 生长性状调查

在秋季杂交苗木落叶后，调查2年生苗木的苗高、地径、胸径。共设4次重复，每次重复随机抽样调查30株，以平均值进行统计分析。

1.4 DNA提取及AFLP分析

按Murray等(1980)方法提取试材基因组DNA。AFLP分析的基本程序和Vos等(1995)基本相同，仅对体系进行了优化，采用EcoRⅠ/MseⅠ酶切组合进行基因组限制性酶切，预扩增反应选用引物组合EcoRⅠ₊₀₀/MseⅠ₊₀₀，选择性扩增反应采用引物组合EcoRⅠ₊₃/MseⅠ₊₃。PCR扩增反应在PE-9700PCR仪上进行。选择性扩增产物经变性后在6%变性聚丙烯酰胺序列分析胶上电泳分离，95 W，3 000 V，恒功率电泳约90 min。电泳后采用Tixier等(1997)银染检测方法进行AFLP指纹显色反应。统计带型在相同片段位置上的谱带，按0/1系统纪录，有带记为1，无带记为0，并参照Marker带估计片段大小。

1.5 统计分析

采用Nei & Li(1979)的遗传相似系数(Genetic Similarity，GS)，其计算公式：GS=2N_ij/(N_i+N_j)，式中：N_ij表示样本i和j的公共带数，N_i、N_j分别是样本i、j的带数，遗传距离D=1-GS。将各杂交组合的子代苗高、地径、胸径均值与其亲本间的AFLP分子标记遗传距离进行相关分析；以遗传距离为自变量，苗高、地径、胸径为因变量，分别进行一元线性回归和二次抛物线回归分析(黄少伟等，2001)。

2 结果与分析 2.1 各杂交组合苗木生长性状均值、标准差及变异系数

23个杂交组合的苗高、地径、胸径均值见表 1。苗高生长量最大组合有Ⅰ-69×D324、Ⅰ-69×小叶杨2号，均为3.7 m，最小组合是大青杨4号×川杨2号，为2.2 m，二者相差1.5 m；地径变幅1.7~3.6 cm，最大组合是大青杨4号×T66和小叶杨3号×欧洲黑杨1号，最小组合是大青杨4号×川杨2号，前者是后者的2.1倍；胸径变幅为0.7~2.4 cm，最大组合Ⅰ-69×小叶杨2号，最小组合为大青杨4号×川杨2号；苗高、地径、胸径的标准差分别为0.4 m、0.5 cm、0.4 cm，变异系数分别是12.7%、19.7%、27.2%。因此，在各杂交组合间生长性状存在广泛变异。

2.2 亲本间遗传距离变异

根据AFLP分子标记结果(李善文，2004)，计算20个杂交亲本间的遗传距离，将23个杂交组合的父母本间遗传距离列于表 1。亲本间遗传距离最大的组合是Ⅰ-69×川杨2号，为0.368 1，最小组合是Ⅰ-69×D324，为0.024 9，前者是后者的14.8倍；23个杂交组合亲本间的遗传距离均值、标准差、变异系数分别是0.221 2、0.104 5、47.26%。可见在各杂交组合的亲本间遗传距离也存在较大变异。

2.3 亲本间遗传距离与子代生长性状相关分析

从表 2可以看出，亲本间遗传距离与子代地径、胸径的相关性均达显著水平(P＜0.05)，与子代苗高呈正相关，但未达显著水平。表明在这23个杂交组合中，随着父母本间遗传距离的增大，其子代地径、胸径均显著增大，苗高也有增大趋势，但不显著。

2.4 遗传距离与生长性状的一元线性回归分析

以遗传距离为自变量，苗高、地径、胸径为因变量，分别进行一元线性回归分析，表 3列出了一元线性回归模型拟合方差分析结果。地径、胸径的F值分别为6.68、5.00(P＜0.05)，说明地径、胸径与遗传距离的一元线性模型拟合效果达显著水平；苗高的F值为1.67(P>0.05)，说明苗高拟合效果不显著。

遗传距离与苗高、地径、胸径的一元线性回归方程见表 4。对各回归方程的参数进行t检验表明，胸径和地径回归方程中的参数P值均小于0.05，达显著水平，说明当遗传距离在一定范围内(0.024 9~0.368 1)变动时，随着亲本间遗传距离的增大，地径、胸径呈显著线性增加；苗高的回归方程的2个参数概率P>t，分别是0.000 1、0.210 2，其中0.210 2大于0.05，未达显著水平。

2.5 遗传距离与生长性状的二次抛物线回归分析

遗传距离与生长性状的一元线性关系限于适度的遗传距离之内，当超过某一数值时，则生长量下降，甚至杂交不可配。根据以前的研究结果(李善文，2004；李善文等，2007)可知，白杨派与胡杨派(Turanga)、黑杨派、青杨派的遗传距离分别是0.531 4、0.478 1、0.473 2，黑杨派与胡杨派、青杨派的遗传距离各为0.470 6、0.326 3，青杨派与胡杨派的遗传距离为0.437 9。由于这四派间(除黑杨派与青杨派间外)按常规杂交技术，很难获得种子，因此对它们子代的生长量均赋值为0，将这5个组合与前述23个组合置于一起，进行遗传距离与生长性状二次抛物线回归分析。由表 5可知，苗高、地径、胸径与遗传距离的二次抛物线方程拟合效果，经方差分析检验均达极显著水平(P＜0.01)。

进一步对遗传距离与苗高、地径、胸径的二次抛物线回归方程的参数进行显著性t检验(表 6)。苗高回归方程的3个参数概率P值均小于0.01，达极显著水平；地径回归方程的3个参数概率P值均小于0.05，达显著水平；胸径回归方程的3个参数概率P值中有一个大于0.05，未达显著水平。因此，杂交亲本间遗传距离与苗高的二次抛物线回归方程经t检验达极显著水平，与地径的回归方程达显著水平，与胸径的回归方程未达显著水平。这3个二次抛物线方程的极值点遗传距离分别为0.203、0.216、0.221，表明亲本间遗传距离为0.21左右时，杂交子代的苗高、地径、胸径理论值最大。

3 讨论

在本研究中，相关分析与一元线性回归分析结果是一致的。23个杂交组合的AFLP分子遗传距离与其子代的地径、胸径相关性达到了显著水平，与苗高呈正相关但不显著；以亲本间的分子遗传距离为自变量，苗高、地径、胸径为因变量，进行一元线性回归分析，地径、胸径的回归方程，经检验达显著水平，苗高的回归方程不显著。表明相关分析的结果与一元线性回归的结果是一致的，即杂交亲本的分子遗传距离在一定范围内(0.024 9~0.368 1)与其子代的生长量呈正相关，随着亲本间遗传距离的增大，子代的地径、胸径生长量显著增大，苗高也有一定增大的趋势，但相关不显著。

杨树杂交亲本的AFLP分子遗传距离与生长性状在一定范围内呈线性相关，在较大范围内为二次抛物线方程关系。比较一元线性回归与二次抛物线回归分析可知，当亲本间分子遗传距离在0.024 9~0.368 1范围内变动时，遗传距离与苗高的一元线性回归方程不显著，说明苗高随着遗传距离的变化已经开始呈二次抛物线趋势，但未达显著水平；当遗传距离的变幅增大(0.024 9~0.531 4)时，其二次抛物线关系变得明显，达到了显著水平。胸径的变化则与之相反，当遗传距离变动于0.024 9~0.368 1之间时，与胸径呈显著的一元线性关系，当遗传距离增大时，这种线性关系仍然存在，因此二次抛物线关系不显著。地径的变化介于苗高和胸径的变化之间，当遗传距离在0.024 9~0.368 1之间时，与地径呈显著的一元线性关系，当遗传距离增大时，与地径又呈显著的二次抛物线关系，这说明地径随着遗传距离的变化比苗高、胸径变化快，较敏感。由上述讨论可知，一元线性回归与二次抛物线回归分析结果是一致的。

杂交亲本间分子遗传距离与子代苗高、地径、胸径的二次抛物线方程的极值点遗传距离分别为0.203、0.216、0.221，这表明亲本间遗传距离为0.21左右时，杂交子代的苗高、地径、胸径理论值最大，分别为3.4 m、2.8 cm、1.6 cm。根据李善文等(2007)研究可知，黑杨派与青杨派间的遗传距离为0.326 3，黑杨派内美洲黑杨(P. deltoides)与欧洲黑杨(P. nigra)的遗传距离是0.350 9，白杨派内美洲山杨(P. tremuloides)与欧洲山杨(P. tremula)的遗传距离是0.197 8。以往许多研究表明，黑杨派与青杨派间杂交(徐纬英，1988；符毓秦等，1990；王明庥等，1991)、黑杨派内美洲黑杨×欧洲黑杨(黄东森等，1991)、白杨派内美洲山杨×欧洲山杨(Li et al., 1993)均为优良杂交组合。根据以上亲本间分子遗传距离大小与子代生长表现的关系，认为在杨属杂交亲本选配时，其分子遗传距离在0.19~0.36之间，可获得理想的杂交效果。如果杨属派别进一步细分的话，则认为对于白杨派，亲本间分子遗传距离在0.20左右，对于黑杨派内种间及黑杨派和青杨派间，亲本间分子遗传距离在0.34左右，杂种优势明显。

随着分子生物学的快速发展，分子标记技术在林木研究中得到广泛应用。其中，如何将分子标记结果应用于常规育种，提高育种效果，是当代林木遗传育种研究的重要课题之一。本研究在这方面进行了尝试和探讨，应用AFLP技术对杨树杂交亲本的遗传距离进行评估，将亲本间的分子遗传距离与子代生长性状作相关和回归分析，为杂交亲本选配及杂种优势预测提供理论依据。该研究结果显示了该方法的有效性，并证明将分子标记技术应用于常规杂交育种研究是可行的。由于本文所用生长性状数据为杂交子代苗期试验的结果，进一步的结论仍有待于对子代今后多年的造林试验数据开展深入分析进行验证。