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目的探讨倍性水平、性别、基因型及环境效应对青黑杨全同胞杂种短枝功能叶片及气孔性状变异的影响，解析杨树异源三倍体的性状遗传与变异规律。方法以‘哲引3号杨’× ‘北京杨’全同胞杂种二倍体和三倍体的10年生种质保存林为材料，对其短枝功能叶片和气孔相关性状变异进行分析。结果短枝功能叶片和气孔各性状的无性系重复力均较高，介于0.789 ~ 0.960之间，受较强的遗传控制，环境影响较小。叶片和气孔各性状在无性系间均存在极显著差异，其中叶片宽度和气孔宽度变异系数较低，是所测性状中较稳定的遗传特征。三倍体植株叶片长度、叶片宽度、叶面积、气孔长度和气孔宽度均极显著大于二倍体，气孔密度极显著小于二倍体，而三倍体植株的叶柄长度和锯齿数与二倍体无显著差异。叶片及气孔性状在不同性别植株之间均无显著差异。相关性分析结果显示，叶片长度、叶片宽度、叶面积、气孔长度和气孔宽度与倍性水平呈极显著正相关；气孔密度与倍性水平呈极显著负相关；而叶柄长度和锯齿数与倍性水平无显著相关性。方差贡献率显示，无性系性别对叶片及气孔性状的影响最小；气孔性状受倍性效应影响最大，其次是基因型效应；叶片性状主要受基因型效应的影响，其次是倍性效应和环境效应。结论青黑杨全同胞杂种三倍体植株短枝功能叶片及气孔性状变异主要来源于倍性效应和基因型效应，环境和性别影响较小，无性系间存在丰富的性状变异，在杨树三倍体育种时基于遗传测定进行“大群体，强选择”育种十分必要。