我国青杨派杨树基因资源及其遗传育种研究进展

青杨派是我国杨属中最大的一个派,共34个种,21个变种和4个变型,分布最为广泛。本文介绍了我国青杨派杨树基因资源概况,综述了青杨派杨树遗传育种研究现状,展望了青杨派杨树基因资源开发和利用前景。

花粉管通道法导入外源DNA技术及其在林木育种中的应用

本文综述了花粉管通道法导入外源DNA技术的创立、发展以及应用现状,指出花粉管通道法可以克服农杆菌介导、基因枪等遗传转化方法对组织培养的依赖,通过收获种子获得遗传多样性丰富的转化群体,选择余地大,可满足林木多无性系造林的要求;加之该方法与林木授粉后施加理化处理诱导三倍体技术同是操作雌花序,可以将两种育种技术联合使用,从而通过一轮次选育过程实现多目标性状遗传改良。随着研究的深入以及技术的日臻完善,花粉管通道法必将在林木育种领域发挥更大的作用。

中国杨树杂交育种研究进展

对我国 5 0余年杨属派内和派间杂交育种研究进行了综述。在众多的杨树杂交组合中 ,派内种间杂交以白杨派、黑杨派成就显著 ,派间杂交以青杨派与黑杨派杂交成果最为突出。从杂交方式看 ,有单交、双交、三交、回交等 ,以杂种作亲本进行再杂交能够获得显著杂种优势 ;从育种目标看 ,有速生、抗寒、抗旱、抗病虫、窄冠、生根等 ;从育种方法看 ,以常规人工杂交为主 ,将常规人工杂交与物理辐射、化学诱导等技术有机结合 ,能够创造出生产潜力较大的三倍体新品种。选育的杨树良种已在生产中产生了巨大的经济效益、生态效益和社会效益。最后 ,对目前我国杨树杂交育种中存在的主要问题以及应对策略进行了讨论。

黑杨派无性系多性状遗传分析及综合评选研究

利用 9年生黑杨派试验林 10个无性系材料进行了 2 3个性状的遗传变异分析 .方差分析、遗传参数估算表明 ,2 3个性状中有 2 0个性状无性系间差异显著或极显著 ,其重复力在 0 5 4 9～ 0 96 4之间 ,其中有 12个性状的重复力在 0 8以上 ,说明黑杨派无性系多个性状存在广泛变异 ,并且这种变异受较强的遗传控制 ,从中进行多性状遗传改良是可行的 .经主成分分析和聚类分析 ,选出卡帕茨杨、5 0杨、中林 4 6杨 3个综合性状表现优良的无性系 .其中卡帕茨杨为新选无性系 ,在该试验林中生长量最高 ,材积超I 2 14杨 6 9 7%、超Ⅰ 6 9杨 5 0 6 %、超中林 4 6杨 7 9% ,且树干通直圆满、尖削度适中、冠幅中等、材质优良 ,适宜生产推广应用 .

植物杂种优势遗传机理研究

杂种优势是广泛存在的遗传学现象。虽然对杂种优势的认识和利用已有相当长的时间,并且在生产实践中取得了惊人的成果,但对于杂种优势产生的遗传学机理尚未十分清楚。本文通过数量遗传学、分子遗传学和基因组学等方面所获得的研究成果,对植物杂种优势机理研究进行了较为详尽地评述,并简要介绍了杂种优势的最新研究进展,认为杂种优势的遗传学原因应全面包括显性效应、超显性效应和上位效应。文章最后对杂种优势研究的未来发展方向进行了展望,即应在DNA、RNA以及蛋白质水平上进行更深入、更全面的研究。

论转基因林木的潜在生态风险性

基因工程技术为加快林木遗传改良进程开辟了一条崭新的途径 .由于林木栽培环境复杂、生产周期长、经营管理粗放 ,且主要为风媒传粉植物等原因 ,与集约化程度较高的农作物相比 ,转基因林木环境释放及推广的潜在生态风险性更大 .如转基因林木大量种植可加速该树种遗传多样性水平降低 ,导致遗传脆弱性 ;转基因林木的长期持续强选择压力作用导致害虫、病菌协同进化 ;外源基因逃逸有可能使非转基因植物的生态适合度增强或降低 ,进而影响到自然界的物种多样性等 .

中国杨树资源与杂交育种研究现状及发展对策

中国是杨树种质资源十分丰富的国家,包含五大派50余种。该文在分析我国杨树资源的基础上,对我国50余年杨杂交育种研究进行了综述。在众多的杨树杂交组合中,派内种间杂交以白杨派、黑杨派成就显著,派间杂交以青杨派与黑杨派杂交成果最为突出。从杂交方式看,有单交、双交、三交、回交等,以杂种作亲本进行再杂交能够获得显著杂种优势;从育种目标看,有速生、抗寒、抗旱、抗病虫、窄冠、生根等多个目标;从育种方法看,以常规人工杂交为主,将常规人工杂交与物理辐射、化学诱导等技术有机结合,能够创造出生产潜力较大的三倍体新品种。选育的杨树良种已在生产中产生了巨大的经济效益、生态效益和社会效益。文章最后对我国杨树资源保护、杂交育种及杂种优势创制与利用的发展对策略进行了讨论。

通辽杨花粉母细胞减数分裂及其染色体行为研究

在温室水培条件下对通辽杨（Populus simonii Carr．×P．nigra L,‘Tongliao’）花粉母细胞减数分裂进程及其染色体行为进行了研究。结果表明：（1）通辽杨花粉母细胞减数分裂与其雄花芽／花序外部特征和花药颜色有着密切关系，前期Ⅰ作为减数分裂过程中最关键而复杂的一个阶段，大约占整个减数分裂进程90％的时间；中期Ⅰ存在单价体，后期Ⅰ有落后染色体出现，表现出较强的遗传杂合性，而且中期Ⅱ平行纺锤体的出现与天然花粉中大花粉的存在之间可能有着一定的联系；（2）在通辽杨减数分裂过程中核仁数目存在1～8个的动态变化，这种现象可能与杨属植物古多倍性起源有关，并推测通辽杨染色体组内至少存在8对带有次缢痕的染色体；（3）在同一个花芽，同一个小花，乃至同一个花药中，往往能同时观察到5～9个不同的分裂相，这种减数分裂不同步性是通辽杨适应环境的一种进化表现，对其种群繁殖具有重要意义。

秋水仙碱诱导白杨三倍体新途径的发现

以银腺杨等为母本 ,毛白杨为父本 ,授粉后一定时间采用秋水仙碱溶液处理花序 ,共获得 40 2粒种子 ,成苗10 7株 ,从中检出 2 1株银腺杨×毛白杨三倍体 .证明授粉后 2 4～ 3 6h是施加秋水仙碱诱导白杨三倍体的有效时期 ,三倍体得率最高达 57 1% .通过这一途径获得的白杨三倍体同样具有十分明显的生长优势 ,2年生实生苗的平均苗高、地径超出全部后代群体总平均值的 2 9%和 65% ,其中以BY3 2 0等表现最佳 ,分别超出群体平均数的 55%和119% .

新疆杨叶肉原生质体游离和纯化的研究

以新疆杨（Populus alba L.var.pyramidalis）无菌苗叶片为材料,就其原生质体游离、纯化方法及影响因素等进行了研究.结果表明,cellulase R-10、hemicellulase和pectolase Y-23对原生质体产量有极显著影响.适宜新疆杨叶片原生质体游离的条件为CPW＋KM8P＋3.0%cellulase R-10＋0.5%～1.5% macerozyme R-10＋0.5%hemicellulase＋0.1%～0.5% pectolase Y-23＋0.6 mol/L甘露醇,酶解温度27℃,酶解时间8 h.在此条件下,原生质体产量达1.57×107 个/gFW,活力79.41%,而且蔗糖等密度离心法中的上浮法纯化原生质体效果最佳,最适蔗糖浓度为30%.

胡杨嫁接繁殖研究初报

以小美旱、新疆杨、二白杨、柳树为砧木,采用“炮捻”劈接以及“T”字型、方块型、“舌”型芽接方式就嫁接繁殖胡杨技术进行了试验研究,选择确定小美旱是胡杨嫁接繁殖的优良砧木,而“舌”型芽接是最佳的嫁接方式,其平均成活率可达86.3%。进一步在不同时期进行“舌”型芽接,证明8月中、下旬为胡杨芽接的适宜时期,适时嫁接成活率高达94%,一般可保证成活率在80%以上。有关研究结果表明,通过嫁接技术可以解决胡杨无性繁殖难题,从而使生长与形质俱佳的胡杨优良无性系应用于林业生产,这对于保护胡杨优良基因资源、改善西部生态环境以及开发与利用盐碱地资源等具有重要意义。

白杨大孢子母细胞减数分裂进程及其即时判别

以毛新杨、银腺杨为材料 ,对白杨大、小孢子母细胞减数分裂进程及其相互关系进行研究 .结果表明 :不同白杨的大孢子母细胞减数分裂进程存在差异性 ,其中 ,毛新杨大孢子母细胞减数分裂相对启动较早 ,水培 84h已进入减数分裂细线期 ,但减数分裂时间历时较长 ;而银腺杨雌花芽水培 14 0h才进入减数分裂细线期 ,其减数分裂进程相对较快 ;毛新杨、银腺杨大孢子母细胞减数分裂进入粗线期均需 6～ 7d时间 .毛新杨、银腺杨大、小孢子母细胞减数分裂进程存在时序性相关 ,当小孢子母细胞减数分裂至四分体 ,大孢子母细胞才进入减数分裂细线期 ;而当大孢子母细胞减数分裂到达粗线期时 ,小孢子多数已发育至单核靠边期 .根据雌雄配子发生、发育的时序性对应关系 ,通过相同培养条件下小孢子发育进程的观察 。

毛白杨AP3同源基因(PtAP3)的克隆及其在烟草中的正反义转化初报

根据毛果杨AP3同源基因(PTD)设计一对PCR引物,以毛白杨基因组DNA为模板,通过PCR技术分离克隆了毛白杨AP3同源基因PtAP3.分析表明该基因全长1 813 bp(包括引入的酶切位点),包括7个外显子和6个内含子,编码238个氨基酸.在GenBank中进行blast检索,发现其氨基酸序列与大丁草、矮牵牛、百合、玫瑰、苹果、毛果杨AP3同源基因的氨基酸序列具有52%～82%的同源性.PtAP3蛋白具有非常保守的MADS-box序列,推测其为转录因子.Southern杂交分析发现,该基因在毛白杨雄株中为双拷贝,而在雌株中则为单拷贝.为进行功能分析,构建了正反义表达载体,通过农杆菌介导转化获得了一些转基因烟草植株.

唐古特白刺研究现状与建议

唐古特白刺(NitrariatangutorumBobr.)是白刺属中较进化的植物种,众多克隆株系形成“白刺包”,具有重要的生态防护价值,其浆果状核果也具有较高的经济利用价值。由于种内异交和种间杂交,唐古特白刺种内变异十分丰富,其中表现最为明显的是果实性状变异。而果色、果味、果序重等性状差异,对于生产成本、加工工艺以及产品质量等都有较大影响,从而限制了白刺果的产业化开发。开展种质资源、优树选择、杂交和倍性育种等方面的研究,对唐古特白刺进行遗传改良,选育高产、味佳、核小、色泽美观且生态价值高的果用与生态兼用型白刺品种,并进一步使其无性系化、种植园化,则是推动沙区白刺资源开发、利用以及当地生态与经济发展的关键。

美洲黑杨雄性花芽cDNA克隆测序及表达序列标签(ESTs)特性分析

采用SMART技术构建美洲黑杨雄性花芽cDNA文库。随机挑选4200个克隆进行序列测定,获得原始序列3092个ESTs,去除插入片段短于150bp的序列和污染序列后,获得有效ESTs序列3087个,平均长度515bp。对聚类后的416个Clusters分别进行单独拼接,得到相应的Contigs和Singletons分别为451和1104个,并通过与NCBI等核酸数据库进行比对、查询和注释,获得已知功能和未知功能的基因1015个,无序列相似性的新基因540个。这些数据为进一步研究高等植物花发育提供了一个极有价值的资源。

白杨派树种雌蕊柱头可授性及其检测方法的研究

以银腺杨、毛新杨和银毛杨为材料,采用定期授粉观察以及联苯胺-过氧化氢染色等方法,对白杨派树种雌蕊柱头可授性进行了研究,结果表明：在温室水培条件下,白杨树种雌蕊柱头的可授期一般在1-3 d内,其中毛新杨雌蕊柱头可授期比银腺杨和银毛杨相对短些.但3个树种进入最佳授粉时期时的柱头开裂角度约为180°,此时柱头发亮且表面有大量分泌物存在;在适宜授粉时期内,用联苯胺-过氧化氢染色后柱头变蓝,并有气泡产生。在育种实践中,可根据柱头形态以及联苯胺-过氧化氢染色后柱头颜色变化和气泡产生情况及时判别有关白杨派树种最佳授粉时期。

高温处理诱导染色体加倍获得白杨杂种多倍体

在掌握毛新杨×新疆杨合子有丝分裂规律基础上,对高温处理诱导毛新杨×新疆杨合子染色体加倍的技术条件进行研究。结果表明,在温室水培条件下,毛新杨×新疆杨合子第一次有丝分裂主要在授粉后7d;施加高温处理可有效诱导毛新杨×新疆杨合子染色体加倍,最高四倍体诱导率为7.4%,处理温度以39℃为宜;由于胚珠发育过程具有极强的不同步性,在诱导合子染色体加倍的同时还获得了部分三倍体植株。子代气孔特征观察显示:四倍体和三倍体植株都表现出多倍体特征,随着倍性水平增加,气孔增大,单位面积气孔数减少,与二倍体有显著差异。

苹果液泡酸性转化酶基因片段的克隆及序列分析

在分析植物可溶性转化酶基因的保守区序列基础上 ,设计了一对PCR引物 ,以苹果(辽伏 )基因组DNA为模板 ,采用PCR方法扩增出长约 743bp的DNA片段 ,克隆入 pUCm T载体 ,测序结果表明 ,所获得的片段推测为苹果酸性转化酶基因的片段 ,该基因片段长度为 743bp ,是开放阅读框的一部分 ,无内含子。其序列已在GenBank中登记 (登记号为AF433644)。在Gen Bank中进行同源性检索 ,结果表明该成员编码的氨基酸与植物可溶性酸性转化酶的氨基酸同源性较高 ,与温州蜜柑 (GenBankAF0 1 4 92 5)、胡萝卜 (X671 63)、甜菜 (GenBankX81 796)和绿豆 (Gen BankD1 0 2 65)液泡酸性转化酶基因编码蛋白质的氨基酸分别具有 80 %、80 %、78%和 77%的同源性。而与定位于细胞壁的酸性转化酶 (不溶性 )同源性较低 ,由此可推测出本研究获得的苹果转化酶基因可能定于液泡。

杨树染色中心数目及其与倍性水平关系研究

以‘哲引3号杨’(Populus pseudo-simonii×P.nigra var.lica)ב北京杨’(P.×beijingensis)杂种二倍体,以及该杂交组合经秋水仙碱诱导胚囊染色体加倍获得的三倍体为材料,对其细胞间期核染色中心数目及其与倍性水平的关系进行了研究。结果表明,试验群体植株幼叶细胞间期核属于复杂染色中心型,杨属植物的进化等级属于分化较旺盛阶段;同倍性植株间期核内染色中心数目存在动态变化,其中大部分细胞核处于代谢的中间状态,只有少量细胞处于极端的活跃状态,染色中心数目变化呈近似正态分布;染色中心数目与植株的倍性水平间存在正相关。通过对间期核内染色中心数目计数可以初步判断植株倍性水平,从而为杨树多倍体鉴定提供了一个新的方法。

响叶杨大、小孢子母细胞减数分裂进程及其对应关系

以响叶杨(P opu lus ad enop od a M ax im.)为材料,就大、小孢子母细胞减数分裂进程及其对应关系进行了研究.结果表明:响叶杨大、小孢子母细胞减数分裂进程与花芽外部形态存在一定的相关性,可从花芽外部形态变化估计大、小孢子母细胞减数分裂进程;响叶杨大、小孢子母细胞减数分裂进程亦存在一定的时序性相关,当雄配子发育至单核靠边期时,大孢子母细胞减数分裂进入粗线期;通过相同培养条件下小孢子发育进程的观察,可以实现响叶杨大孢子母细胞减数分裂进程的即时判别.