树木重要经济性状多表现为数量性状特性，受多基因控制，呈连续性变异，一直是林木遗传改良研究工作中的难点与重点。分子标记的发展为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。利用分子标记可了解控制数量性状的基因数目、位置和分布、各位点的贡献大小以及各基因间的相互关系等，从而突破传统数量分析以多基因总效应作为研究对象的局限性(徐云碧等，1994)。借助与QTLs紧密连锁的分子标记，就能够在育种中对有关QTLs的遗传行为进行动态跟踪，从而加强人们对数量性状的遗传操纵能力，提高育种中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性。

Paterson等(1988)发表了第一篇应用RFLP连锁图谱在番茄中进行QTLs定位的论文之后，在全世界范围内掀起QTL研究的热潮。目前国内外关于杨树QTLs定位研究已有不少报道，然而大都集中于生长、材积、物候、抗逆、抗病虫等领域(Bradshaw et al., 1994；1995；Villar et al., 1996；Wu et al., 1997；Barbara et al., 2000)。对木材中关于纸浆材的一些重要性状，如基本密度、纤维长度、纤维宽度、微纤丝角等的QTLs定位研究却未见报道。本文通过对美洲黑杨(Populus deltoides)×青杨(P. cathayana)三代谱系材料的遗传变异分析，结合分子连锁图谱，首次对这些木材性状进行QTLs定位研究，从而为杨树材性的标记辅助选择育种以及基因克隆奠定基础，为其遗传改良提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 研究材料

以美洲黑杨为母本，青杨为父本杂交产生F₁代杂种。1996年，利用F₁中的中黑防3号(♀)与中黑防1号(♂)杂交建立美洲黑杨×青杨F₂构图群体。亲本及其F₁代4个个体和F₂代近200个个体均种植于北京中国林业科学研究院苗圃内。田间试验采用完全随机区组排列，5次重复，株行距为30cM×50cM。

1.2 材性分析

每个无性系取1株1a生苗进行材性测定。采用排水法测基本密度；采用常规离析测纤维长度、宽度和微纤丝角，每样株分别测纤维长度50根，纤维宽度和微纤丝角各25根，取其平均值。并用SPSS11.0 for Windows软件进行数据的分析处理。

1.3 DNA提取

采用常规的CTAB法提取样品总DNA，将溶解后的DNA样品用0.8%的琼脂糖胶检测质量，最后调整DNA浓度大约为50ng·μL^-1。

1.4 标记的分离与检测

AFLP分析采用美国生命技术公司(Life Technologies Inc.)的AFLP分析系统Ⅰ试剂盒。具体操作步骤按照分析系统Ⅰ使用说明进行，并略有修改(增加选择性扩增的循环数到35)。经变性胶聚丙烯酰胺凝胶电泳后，用银染方法显带。

SSR的引物序列、名称来自于PMGC数据库。扩增反应体系总体积为25μL(其中dNTPs 0.2mmol；前后引物0.2?μmol；模板DNA 50ng；Taq酶1 unit)。反应程序：94℃预变性5min，然后进入循环；94℃变性30s，60℃ 30s，72℃ 1min，40个循环。3%的琼脂糖凝胶中电泳，溴化乙锭染色。

1.5 图谱构建与QTLs分析

以美洲黑杨×青杨F₂代87个个体的符合孟德尔分离比例的标记进行遗传图谱构建，用MAPM AKER 3.0(Lander et al., 1987)构建连锁框架图，用MAPMAKER/QTL 1.1b进行QTLs分析。QTLs亲本来源分析按该软件的参考指南进行(Lincoln et al., 1993)。QTL的基因作用方式按Stuber等(1987)的标准来判定：d为显性效应，a为加性效应，当显性势d/a=0~0.20时为加性方式(A，additive)；d/a=0.21~0.80时为部分显性方式(PD，partial dominance)；d/a=0.81~1.2时为显性方式(D，dominance)；而当d/a＞1.20时为超显性方式(OD，overdominance)。

2 结果与分析 2.1 分析连锁图谱构建

利用87个F₂代单株，810个标记(784个AFLP标记和26个SSR标记)进行美洲黑杨×青杨遗传图谱构建。在重组率r≤0.4，LOD≥3.0条件下确定相关的连锁群。结果得到19个主要连锁群，共有368个标记，包括356个AFLP标记和12个SSR标记。框架图总图距为3 382.4cM，平均标记间距为9.69cM。

一般来讲，RFLP和RAPD标记构建的遗传图谱对基因组长度值估计较低，而用AFLP标记则偏高(熊立仲等，1998)。如利用RFLP，STS和RAPD估计的毛果杨(P. trichocarpa)×美洲黑杨F₂群体基因组长度为2 400~2 800cM(Bradshaw et al., 1994)，而用AFLP标记构建的美洲黑杨连锁图长度为2 927cM(Wu et al., 2000)，欧洲黑杨(P. nigra)连锁图总长度为3 869 cM(Cervera et al., 2001)。表明相同图距在不同的树种、不同标记构建的连锁图中所代表的真实距离是不同的。

2.2 F₂群体木材性状变异分析

F₂群体内各木材性状变异大，基本密度的变异范围为0.317~0.454g·cm^-3，纤维长为509~820μm，纤维宽为11.6~20.2μm，微纤丝角13.04°~24.72°。F₂群体纤维长大于父母本，具有一定的杂种优势，而基本密度表现为衰退。纤维宽与基本密度之间为显著负相关[r=-0.479, r(0.01, 70)=0.302]，纤维长和纤维宽之间为显著正相关(r=0.330)；而微纤丝角与纤维长之间不相关。这结果与大多数研究者的结论相吻合(王明庥等，1989；朱湘渝等，1993；张立非等，1996)。从图 1看，各木材性状均为连续变异，基本符合正态分布，可以利用区间作图法进行QTLs分析。

2.3 主要木材性状的QTLs分析

在LOD值≥2.0，扫描区间值为2.0cM的条件下进行QTLs分析，共获得8个与基本密度、微纤丝角、纤维长度和纤维宽有关的QTLs，分别位于7个连锁群上(图 2)。来自于父本青杨的QTLs有6个，来自于母本美洲黑杨的QTLs有2个(表 1)。

在3个与木材基本密度有关的QTLs中有2个来自于美洲黑杨，分别位于Group10和Group17上。来自于青杨的1个QTL位于Group2上。这3个QTLs贡献率大小基本一致(≥20%)，分别为27. 1%、27.1%和25.5%，遗传作用方式全部为超显性方式。

与微纤丝角有关的QTL来自于青杨，位于Group5上；贡献率为18.6%，加性效应值为-0.562，显性效应值为1.465，作用方式为超显性。与纤维长度有关的QTL来自于青杨，位于Group3上；贡献率为48.9%，加性效应值为-22.56，显性效应值为85.93，作用方式为超显性。

检测到3个与纤维宽度有关的QTLs，其中Group4上有2个，Group6上有1个。这3个QTLs均来自于青杨，贡献率分别为17.4%、27.4%和48.3%；加性效应值分别为-0.593、-0.206和-0.934，显性效应值分别为1.654、1.911和2.164，作用方式为超显性。

3 讨论

据估计杨树核基因组大小为1.2pg(Dhillon, 1987；Bradshaw, 1994)，一般来说1pg≈9.65×10⁸bp≈29cM (莫惠栋等，2000)，即杨树基因组物理长度大约为11.58×10⁸bp。本文框架图长度值为3 382.4cM，平均1cM所代表的真实物理图距为3.4×10⁵bp。在这种情况下5cM所代表的长度则相当于几十个甚至上百个基因的长度，在这样一个范围内准确无误地定位一个基因是比较费力、费时的。而且，由于区间作图法无法排除被检区间外其他QTLs的影响，尤其是在这些位点距离较近时，在这种情况下检测到的QTLs位置与效应的可信度和准确度将会有所降低。

大多数研究表明在一定条件下QTL图谱具有较高的可信度，可以用于标记辅助育种(Darvasi et al., 1993；Beavis，1998；何小红等，2001)。根据已有的研究报道来看，尽管不同研究者所使用的实验材料和群体都不同，但对同一性状的研究结果还是比较吻合的，特别是一些效应值较大的QTLs确实能在不同的群体中检测出来(方宣钧等，2001)，对于遗传力较高的性状来讲，其QTL定位的可靠性更高。杨树木材性状遗传力均在0.60以上(王明庥等，1989；王克胜等，1996)，同时本研究所检测到的QTL效应均较大，贡献率超过20%的QTLs有6个，更有2个QTLs的贡献率达到40%以上。本文QTLs定位结果可应用于美洲黑杨×青杨材性改良育种的分子辅助选择育种研究，但对这些QTLs的精细定位和克隆还有待进一步研究。

迄今QTL定位的统计分析主要适合于近交物种。对于林木这样的异交物种，只能把远交谱系降解为近交谱系的数据结构，目前林木QTL定位的研究大部分采用这种方法(Grattapaglia et al., 1995; 1996；Bradshaw et al., 1995)。但这样的分析必然要损失部分信息，将降低发现和定位QTL的效率，并且无法发现和定位复等位基因的QTL。目前对于异交物种还没有如何利用复等位基因所提供的信息进行遗传图谱构建和QTLs定位的有关理论及算法和软件。因此在今后应大力发展适合于林木改良中现有的遗传设计群体的QTL分析方法，推动林木遗传改良进程。