自然群体小叶杨叶绿素荧光表型变异分析

【目的】通过对我国小叶杨叶绿素荧光表型的分析,多角度展示小叶杨叶绿素荧光表型的多样性,为相关的光合遗传机制的探究奠定基础。【方法】针对我国小叶杨叶绿素荧光参数的表型数据,通过聚类分析、表型可塑性和变异系数计算、动态拟合等方法来探究其变化规律。【结果】(1)在静态光照强度下(同一光强)对小叶杨4类荧光表型进行k均值聚类,最优聚类数目受光照强度影响显著。不同类别下,所研究的经过光系统Ⅱ的电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际的光量子产量(Yield)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)4个叶绿素荧光参数具有显著差异。(2)4个小叶杨荧光参数的表型可塑性指数和变异系数的计算结果显示:所选小叶杨群体在可变环境下具有丰富的表型可塑性,随光照强度的逐渐增强,ETR、Yield、qP的表型可塑性呈现出先减后增再减的整体变化趋势,而qN的表型可塑性整体呈下降趋势,这可能与各表型内部的遗传控制有关,也反映了不同表型对梯度光强的不同响应程度;ETR、Yield、qP的变异系数随光照强度的增加呈现出先下降后上升的趋势。qN的变异系数随光照强度的增加而逐渐减小,当光照强度达最大值时,所有类别样本的变异系数均小于0.1。(3)梯度光照强度下,小叶杨叶绿素荧光表型经聚类后可划分为2个大类,经生长方程拟合后可发现,不同类别样本的表型变异速率和最大(最小)值差别明显。【结论】小叶杨叶绿素荧光表型变异丰富,受光照强度的影响显著。通过聚类分析、表型可塑性及变异系数计算和生长方程拟合等方法可以有效地探究小叶杨叶绿素荧光表型的变化规律,为小叶杨遗传分析、光合作用机制挖掘奠定了基础,对小叶杨的培育提供了科学指导。

高产优质毛白杨良种组培繁育体系构建

【目的】毛白杨是我国北方人工林营造、景观绿化及木材加工等产业应用的主要树种。近年来,由于林业产业升级,原有的毛白杨多圃配套繁育体系不能满足高质量毛白杨良种的快速繁育需求,因此亟需构建高效的毛白杨良种繁育技术体系以保障毛白杨良种在木材生产以及城市绿化中的广泛应用。【方法】以高产优质毛白杨良种‘毅杨1号’‘毅杨2号’和‘毅杨3号’为研究对象,以其茎段和叶片为试验材料,利用组织培养技术构建毛白杨良种组培繁育体系。本研究系统地分析了‘毅杨1号’‘毅杨2号’和‘毅杨3号’外植体的消毒方法及植物激素对其不定芽、生根及叶片增殖诱导过程中的作用。【结果】(1)75%乙醇处理30 s联合2%次氯酸钠处理5 min是3个毛白杨良种外植体的最佳消毒方法。(2)不定芽诱导中0.3 mg/L 6-BA和0.1 mg/L的NAA适用于‘毅杨1号’和‘毅杨2号’‘毅杨3号’则在0.5 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA的条件下增殖系数达到最大。(3)生根诱导中‘毅杨1号’和‘毅杨3号’的IBA最适质量浓度为0.5 mg/L,‘毅杨2号’则为0.3 mg/L。(4)叶片增殖结果显示,‘毅杨1号’和‘毅杨3号’的植物激素最适质量浓度为1.0 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA,‘毅杨2号’为0.7 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA。【结论】本研究构建了‘毅杨1号’‘毅杨2号’‘毅杨3号’的快速繁育体系,可用于毛白杨良种的快速繁殖以及遗传转化研究,并将为毛白杨良种推广应用以及进一步利用基因工程技术在分子水平对现有良种开展精准改良奠定了基础。

高产优质毛白杨良种施肥响应特性解析

【目的】探寻林木最佳栽培方法是切实提高森林生产力的重要举措。由于毛白杨是杂种起源,其种内无性系间施肥响应特性差异显著。为保证人工林建设的速生丰产特性,同时减轻环境保护压力,应该大量推广毛白杨良种配制最佳施肥配比。【方法】以3个毛白杨良种为研究对象,利用不同施肥处理探明影响其重要生长性状的最佳施肥配比,并对高产优质毛白杨良种施肥响应特性相关的候选基因表达模式进行系统解析。【结果】‘毅杨1号’最佳施肥配比为N(3 g)+P2O5(2. 25 g)+K2O(1 g);‘毅杨2号’最佳施肥配比为N(3 g)+P2O5(2. 25 g)+K2O(0.5 g);‘毅杨3号’最佳施肥配比为N(7 g)+P2O5(2. 25 g)+K2O(0.5 g)。其中,氮元素是影响毛白杨毅杨良种的苗高、地径以及生物量最为显著的营养元素。为进一步解析其遗传调控基础,对与氮素运输、同化、代谢相关的16个重要候选基因在不同氮肥施肥水平下在叶片以及根系中的表达模式进行了解析。候选基因表达模式分析结果表明,毛白杨良种氮素相关候选基因在叶片以及根中聚类成不同的模块,并且无性系之间表达模式差异显著。【结论】本研究阐明了毅杨毛白杨良种的施肥响应特性,系统分析其转录调控特异性将有利于解析其氮肥响应特性形成的分子机制,并对进一步针对氮素吸收利用效率开展遗传改良的分子设计育种具有重要意义。