欧洲黑杨(Populus nigra)是分布于欧亚大陆的杨属树种，作为世界主栽杨树品种的重要基因供体，在杨树遗传改良中具有重要作用。以欧洲黑杨为亲本的杂交育种活动已培育出许多优良品种，同时对其生长、抗性、材性变异以及遗传多样性等方面也进行了较深入的研究(Benetka et al., 2002；Winfield et al., 1998；Martin，2004)。然而材性性状多为连续性变异的数量性状，属多基因控制且受环境影响较大，遗传控制机制不明。所以利用传统育种方法进行材性改良往往周期长、效果差、改良程度不显著，运用常规育种手段很难突破性地改良材性性状，培育出材质优良的新品种。

利用分子标记技术，能有效分析木材形成与控制的关键因子，并阐明它们在木材形成中的重要作用，可为在短时间内进行材性改良提供理论基础。目前国内外已构建了许多杨树遗传连锁图，在QTL定位方面的研究也有不少报道(Bradshaw et al., 1994；Wu et al., 1997；Frewen et al., 2000；Cervera et al., 2001；黄烈健等，2004；黄秦军等，2004)。这些研究结果对今后的材性遗传改良将起到一定的指导作用，但欧洲黑杨材性的QTL定位国内外还未见报道。

本研究在欧洲黑杨木材材性表型研究的基础上，进行SSR分子标记与其材性性状的关联分析，寻找与基本密度、纤维长宽、微纤丝角、纤维素、木质素等紧密关联的SSR分子标记。从分子水平解释杨树木材性状的遗传变异规律和机制，为杨树木材性状的标记辅助选择以及目的基因的分离、检测及利用提供依据，进而为杨树材性遗传改良研究提供理论基础，为杨树杂交育种和材性改良寻求新途径。

1 材料和方法 1.1 材料来源

中国林业科学研究院林业研究所从2000年起分别从15个欧洲国家引入150份欧洲黑杨基因资源。2002年将引进资源分别在北京、内蒙古呼和浩特、陕西杨凌、黑龙江齐齐哈尔和辽宁大连5个地点建立欧洲黑杨基因库，此外北京欧洲黑杨基因库还包括来自新疆的14个乡土欧洲黑杨无性系。本研究1年生材料来自北京，4年生材料来自陕西杨凌。

1.2 木材物理性状测定

4年生欧洲黑杨无性系65个系号，1年生无性系92个系号，每无性系取3株，胸径处取样。测定的物理性状包括基本密度、纤维长、纤维宽、微纤丝角，采用排水法测定基本密度，采用常规离析方法测定纤维长度、宽度，微纤丝角测定采用偏光显微镜法。其中基本密度测2次，纤维长宽各测300个数据，微纤丝角测30个数据。

1.3 木材化学性状测定

化学性状包括综纤维素、α纤维素、木质素、苯醇抽出物等。苯醇抽出物、木质素和综纤维素分别采用GB /T 2677.6－94，GB /T 2677.8－94，GB /T 2677.10－94方法测定。α纤维素含量测定参照制浆造纸实验指导书(詹怀宇，2002)。

1.4 SSR分析方法

首先采用CTAB法提取样品总DNA，SSR反应体系和反应程序参照Devey等(1996)的方法进行。扩增产物在6%的聚丙烯酰胺凝胶上分离，银染后进行照相观察并记录结果。根据标记带型的有无将欧洲黑杨群体划分为2个亚群体:组1和组0，以此对材性性状进行单因素方差分析和相关分析，数据统计分析软件为SPSS1.0。

2 结果与分析 2.1 欧洲黑杨木材物理性质分析

林木遗传改良中材性改良的重要性仅次于生长性状，对材性变异的了解和掌握则是进行材性遗传改良的重要基础和先决条件。本研究结果表明：1年生和4年生欧洲黑杨木材基本密度分别为0.308 8 g·cm^-3和0.355 2 g·cm^-3，纤维长分别为601.3 μm和649.4 μm，纤维宽分别为21.81 μm和23.11 μm，微纤丝角分别为26.45°和26.11°。欧洲黑杨木材物理性质在不同年龄间变化较大，年龄间差异显著。材性随年龄变化的大致趋势为基本密度、纤维长度和宽度随年龄的增加而增加，微纤丝角随年龄增加而降低。

2.2 欧洲黑杨木材化学成分分析

木材化学成分含量与纸浆得率、纸浆性能密切相关，对制浆造纸工艺、经济效益有决定性的影响。对4年生欧洲黑杨基因资源木材化学性状分析结果表明：苯醇抽提物含量为2.32%，变异幅度1.15%~3.72%，变异系数为25.68%；综纤维素含量为78.622%，变异幅度71.72%~85.28%；α纤维素含量为41.48%，变异幅度为38.21%~44.89%。综纤维素和α纤维素含量的变异系数相对较小，分别为2.31%和2.62%(表 2)。

2.3 SSR标记与木材性状的关联分析

从109对杨树SSR引物中筛选出13对多态性较高的引物，共检测到171个SSR标记位点(图 1)。标记位点与数量性状的关联分析采用单向分组方差分析方法，即根据标记带型的有无将群体划分为2个亚群体:组1和组0，然后进行单因素方差分析(显著水平为0.01)，获得与数量性状相关联的标记位点。

2.3.1 SSR标记与1年生欧洲黑杨木材性状的关联分析

在4个性状中共检测到与木材性状相关联的SSR标记位点10个，其中基本密度3个，微纤丝角5个，纤维长2个，纤维宽4个(表 3)，贡献率为6.43%~23.18%。在所获得的标记中，P135-11和P137-7这2个标记同时控制着微纤丝角和纤维宽的性状表现；P140-11标记同时与基本密度和微纤丝角关联；P142-10标记同时与纤维长和纤维宽关联。

2.3.2 SSR标记与4年生欧洲黑杨木材性状的相关分析

对全部171个SSR标记位点与4年生欧洲黑杨材性性状(基本密度、纤维长、纤维宽和微纤丝角、苯醇抽提物、综纤维素含量、纤维素含量、木质素含量)进行单因素方差分析及相关分析。除纤维宽和苯醇抽提物以外，其余6个性状共获得关联的SSR标记位点8个(表 4)。其中基本密度、纤维长、木质素各1个，微纤丝角、综纤维素含量和α纤维素含量各2个。

8个标记位点中P3-2为显著相关，且贡献率最小为7.41%；其余7个标记位点均为极显著相关，贡献率最大的位点是P140-6(28.56%)，且该位点同时与综纤维素和木质素关联。

3 结论与讨论

1年生和4年生欧洲黑杨的基本密度分别为0.308 8 g·cm^-3和0.355 2 g·cm^-3；纤维长分别为601.3 μm和649.4 μm；纤维宽分别为21.81 μm和23.11 μm；微纤丝角分别为26.5°和26.1°。4年生欧洲黑杨苯醇抽提物、综纤维素、α纤维素以及木质素含量分别为2.32%、78.62%、41.48%和20.93%。

树木生长早期形成层原始细胞比较短、分裂速度快，衍生出的子细胞数量多，但体积小、细胞较短、细胞壁薄(鲍甫成等，1998)。所以本研究欧洲黑杨木材基本密度相对较小, 纤维长度较短而微纤丝角较大。随着林龄的增大，形成层原始细胞逐渐趋于成熟，其细胞变长、直径增大、细胞壁增厚，从而导致基本密度、纤维长度和宽度随年龄的增加而增加，微纤丝角随年龄增加而降低。本研究测定的1年生和4年生数据揭示的材性变化规律与多数研究结论相吻合(费本华等，2005)。

通过SSR标记位点与性状间的关联分析，本研究共获得与1年生欧洲黑杨材性性状关联的SSR标记位点10个，其中基本密度3个，微纤丝角5个，纤维长2个，纤维宽4个，贡献率6.43%~23.18%；与4年生欧洲黑杨材性性状关联的SSR标记位点8个，其中基本密度、纤维长、木质素各1个，微纤丝角、综纤维素含量和α纤维素含量各2个，贡献率7.41%~28.56%。

目前QTLs定位方法比较多，本研究所采用的方差分析方法由于不依赖于图谱进行QTL分析，比较简单直观，且对QTLs的检测能力较高，但不能估计QTLs的具体位置和相互效应(加性、显性或超显性)。即便如此，多数研究均表明在一定条件下QTL具有较高的可信度，可以用于标记辅助选择育种(Darvasi et al., 1993；Beavis，1998)。尤其是高遗传力性状的选择更容易获得成功，因为高遗传力性状相对简单，控制的基因也较少(Strauss et al., 1992)。大多数研究表明材性性状遗传力较高，在0.60以上，如：木材密度为0.643~0.838，纤维长为0.729~0.819，纤维宽为0.733，微纤丝角为0.881(王明庥等，1989；王克胜等，1996)。这些情况表明，本研究QTLs定位结果比较可靠。

本研究中某些单一标记同时与2个性状相关联，既存在不同性状间，又存在同一性状不同年龄间。如P140-11关联1年生欧洲黑杨木材基本密度和微纤丝角，P135-11和P137-7两个位点均与微纤丝角和纤维宽关联，P142-10与纤维长和宽关联，P140-6与综纤维素和木质素关联。该研究结果可解释木材性状表型相关的内在遗传因素，性状的相互关联是控制该性状的QTL相互连锁造成或是由于某个QTL的一因多效，同一标记与多个相关性状的关联则可用于解释数量性状之间可能存在的遗传相关(徐云碧等；1994)。P3-2同时与1年生和4年生基本密度关联，P140-16同时与1年生和4年生微纤丝角关联。该关联方式揭示了木材发育的不同年龄阶段有不同的基因参与，也有稳定表达的基因参与，表明控制同一性状的同类基因具有不同的时空表达。在美洲黑杨(Populus deltoides)研究中也得到相同结果(Wu et al., 1997；Frewen et al., 2000)。

多数木材性状是受多基因控制的数量性状，且各性状之间均有一定关联。所以通过常规育种技术对材性进行改良往往效果不显著，而且周期比较长。在DNA分子水平上利用分子标记辅助选择育种进行林木生长、材性和抗性等重要性状的早期选择是一很有前景的领域，将给传统的育种研究带来革命性的变化。