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通过跨地点和季节的高光谱表型分析揭示欧洲赤松（Pinus sylvestris L.）在针叶和树冠层面的遗传变异

发布时间：

2025-12-10

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欧洲赤松(Pinus sylvestris L .)作为欧洲森林中的重要物种发挥着不可替代的生态和经济作用，但其生理遗传多样性与适应多变气的生理潜力仍未得到充分探明。传统的遗传评估需要大量样本且耗时过长，而高光谱遥感成像技术能够快速、无损地评估多个体的生理特征，有助于更有效地探索适应性变异。本研究结合高通量表型和基因组分析，评估了与针叶结构、含水量和色素组成相关的针叶功能性状(Needle Functional Traits, NFTs)。

结果显示，线性混合模型揭示了大量的遗传变异，其中类胡萝卜素/总叶绿素比值在色素性状中表现出最高的遗传力(0.29)，而结构/水分相关性状的遗传力高达0.38，反映了干旱相关性状的大量遗传变异。在胁迫相关性状(色素含量、等效水厚度)和反射率之间观察到显著的遗传相关性，表明光谱性状可以作为间接选择适应性性状或育种计划的代用指标。

综上，本研究整合了基因组学和表型组学数据，显著增强了对欧洲赤松进化动态的监测。高光谱表型和NFTs是加速欧洲赤松气候适应性育种研究的有力工具，促进了对数量性状变异和长寿树种应对快速环境变化的局部适应机制的理解。

图1. 针对特定年份和地点进行的单独测量和分析的工作流程

图2. 根据针叶光谱估计的广义遗传力（H2）和标准误差（SE）

图3. 根据冠层光谱估计的广义遗传力（H2）和标准误差（SE）

图4. 2020年至2021年间在Plasy估计的标准误差(SE)逐年遗传相关性(A)及这2年中所有无性系的平均冠层水平反射率(B-D)

图5. 2021年Plasy和Nepomuk之间的B型遗传相关作为冠层水平(A)和针叶水平(F)反射率中GxE相互作用的代表

图6. 针叶反射光谱和光合色素之间的遗传相关性

图7. 针叶反射光谱与结构/水分相关性状之间的遗传相关性

图8 .冠层反射光谱和针叶功能性状(NFTs)之间的遗传相关性

表1. 2021年色素相关NFTs各地点的广义遗传力（H2）、标准误差（SE）和B型遗传相关性

表2. 2021年结构性和与水相关NFTs的广义遗传力（H2）、标准误差（SE）和B型遗传相关性

来源

Provazník, D., J. Stejskal, Z. Lhotáková, et al. 2025. “ Needle- and Canopy-Level Genetic Variation in Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Revealed by Hyperspectral Phenotyping Across Sites and Seasons.” Evolutionary Applications 18, no. 11: e70176. https://doi.org/10.1111/eva.70176.

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JAYz

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