一种基于径向生长的水曲柳耐寒基因型选择方法及其应用

本发明属生物，特别是林木定向选育，具体涉及一种基于径向生长的水曲柳耐寒基因型选择技术，并进一步公开其选择方法和应用。

背景技术：

1、在我国东北地区，水曲柳与胡桃楸、黄菠萝被称为“东北三大硬阔树种”，树形圆阔、高大挺拔，适应性强，具有耐严寒、抗干旱，抗烟尘和病虫害能力，是优良的绿化和观赏树种。同时可与许多针阔叶树种组成混交林，形成复合结构的森林生态系统，对提高整个林分的涵养水源、保持水土、防止环境恶化的能力有很大意义和作用。水曲柳是一种用途较广的优良用材树种，树干端直，材质坚韧致密，富弹性，纹理通直，水曲柳化学成分包括香豆素、环烯醚萜苷、苯丙素、类黄酮、木酚素等。树皮可入药，是传统的治疗结核、外伤的药物，还可作为驱虫剂。此外，水曲柳还具有良好的装饰性能，可供建筑、飞机、家具等广泛应用。其中，水曲柳作为家具建材时，切面光滑、油漆及胶粘性良好，弹性和韧性较佳，具有良好的耐湿性和抗震能力。

2、然而在东北地区，极端低温事件的发生对水曲柳的生长有较大影响。近百年来全球气候变化加剧，极端天气增多，人类对气候环境的影响是明确的，并且这种影响不断增强。气候变化已成为人们最关心的重大环境问题之一，诸如异常增温、极端干旱事件、洪涝灾害、低温冻害等事件频繁发生等已经给人们生活带来了巨大的影响，已经严重威胁到了人类的生存和社会经济的可持续发展。同时，极端气候也对自然资源和环境造成了很大的破坏，特别是对森林生态系统产生了显著的影响。极端气候的加剧，会导致物种的生长速率、分布范围、物候特征以及对气候的响应方式产生改变。随着异常气候发生的频率增加，东北地区的极端气候影响将会越来越严重。在此背景下，筛选出对极端低温事件具有良好抵抗力的水曲柳耐寒基因型，对于水曲柳的定向选育具有重要意义。

技术实现思路

1、针对目前研究现状，本发明的目的是提供一种基于径向生长的水曲柳耐寒基因型选择方法及其应用，包括如下步骤：

2、(1)确定极端低温事件

3、利用百分位阈值法确定区域历史上的极端低温年。选定平均最低温距平最小的前5个年份为极端低温年，如果极端低温年超过1年，则认定为连续的几年为1个极端低温事件，每个区域一般选取5个极端低温事件。

4、(2)确定各基因型的年轮宽度

5、用生长锥在活立木胸高处(1.3m)的南北相对方向进行样芯采集，确保钻过髓心，取出后放入塑料管中，标记好详细信息。把树芯置于定制木槽上，用毛线与乳白硅胶固定，放置于通风处自然晾干后分别使用400目、600目和800目的砂纸依次打磨，直到树木年轮清晰可见为止。使用lintab6结合tasp-win软件测量年轮宽度，在显微镜下用骨架法进行目视交叉定年。使用cofecha软件对初步测量的年轮宽度进行交叉定年。

6、(3)极端低温事件下水曲柳的生态弹性

7、计算水曲柳的抵抗力(rt)、恢复力(rc)和弹力(rs)。通过计算低温年份各单株水曲柳的抵抗力、恢复力和弹性力，利用方差分析方法分析水曲柳对极端低温事件的抵抗能力。

8、(4)基于径向生长筛选抗寒基因型

9、树轮年轮宽度越宽说明水曲柳生长更好，水曲柳在极端低温事件下的抵抗力(rt)越大、恢复弹力(rs)越高说明其对极端低温的抵抗能力越强、耐寒性越好。因此对水曲柳在极端低温事件下的年轮宽度以及生态弹性进行综合评价，可以筛选出具有优良耐寒性能的水曲柳基因型。

10、本发明还提供了筛选区域范围内水曲柳抗寒基因型选择的应用。

11、本发明具有如下有益效果：首先，采用生长锥采集树芯样品，方便快捷，不会对树木生长造成影响，能够快速准确获得树木径向生长信息；其次，根据当地气候数据确定极端低温年进而确定极端低温事件，获取极端低温事件发生时、发生前及发生后3年的年轮宽度，得出每个水曲柳基因型在极端气候事件下抵抗力、恢复力和恢复弹力指标。综合分析极端低温事件下水曲柳径向生长及抵抗力情况，可以筛选出抗寒性良好的水曲柳基因型。传统耐寒性筛选控制试验是将苗木置于人为设置的低温环境下，筛选出能够存活或是能够生长好苗木，超过低温临界的时会造成大量苗木死亡，而且不适用于野外自然生长的大树。本发明不受树木年龄和生长环境的限制，可以在不影响树木正常生长的情况下，更快捷、更高效、更精准的筛选出具有良好耐寒性的基因型。

技术特征：

1.一种基于径向生长的水曲柳耐寒基因型选择方法及其应用，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中极端低温事件的确定方法为利用百分位阈值法确定极端低温年，选定平均最低温距平最小的前5个年份为极端低温年；如果极端低温年超过1年，则认定为连续的几年为1个极端低温事件，每个区域一般选取5个极端低温事件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中各基因型的年轮宽度的确定方法为：将取样树芯置于定制木槽上，用毛线与乳白硅胶固定，放置于通风处自然晾干后分别使用400目、600目和800目的砂纸依次打磨，直到树木年轮清晰可见为止；使用lintab6结合tasp-win软件测量年轮宽度，在显微镜下用骨架法进行目视交叉定年；最后使用cofecha软件对初步测量的年轮宽度进行交叉定年。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，取样方法为采用生长锥取样。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述生态弹性包含抵抗力，恢复力和弹力。

6.根据权利要5所述抵抗力，恢复力和弹力指标是由极端低温事件下的年轮宽度及其前三年和后三年的年轮宽度确定的。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述基于径向生长筛选抗寒基因型方法为根据当地气候数据确定极端低温年进而确定极端低温事件，据此找到每个基因型在对应年份的年轮宽度，得出极端气候事件下水曲柳抵抗力、恢复力和弹力指标，将以上三个指标进行方差分析后选择出抗寒性良好的水曲柳基因型。

8.权利要求1-7中任一所述的方法是在木本植物基因型选择中的应用。

技术总结本发明涉及一种基于径向生长的水曲柳耐寒基因型选择方法及其应用。该方法通过确定研究区历史上的极端低温事件，获取极端低温事件发生时、发生前及发生后3年的年轮宽度，计算出水曲柳在极端低温事件下的生态弹性(恢复力、抵抗力、恢复弹力)，结合径向生长和生态弹性指数确定出径向生长好耐寒性优良的水曲柳基因型。对水曲柳耐寒良种选育和定向培育具有重要的研究意义及应用价值，可实现高效、定向和精准的育种。技术研发人员：辛颖,马荟,李士杰,高尚珠,高丹,隋君,王丽,杜英军,陈满菊,张晨晨,刘烨,沃熹雅,仁青草,杨丽英受保护的技术使用者：东北林业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9