东北地区不同间伐强度青山杨人工林生长及木材性状变异

探究不同间伐强度对青山杨人工林生长及木材性状的影响,为东北地区培育杨树优质工业资源材提供理论基础。以18年生青山杨为试验材料,以初植株行距2 m×3 m为对照,设置3种强度的间伐处理(4 m×3 m、6 m×3 m、4 m×6 m)。间伐后第5年对试验林的生长性状(树高、胸径、2米径、冠幅)及木材性状(基本密度、纤维长、纤维宽、半纤维素含量、纤维素含量、综纤维素含量、木质素含量)进行了测定,并利用树高、胸径计算出单株材积及单位面积蓄积。方差分析结果表明,除基本密度外,各指标差异均达到极显著水平(P<0.01)。均值分析结果表明,林木各生长指标与木质素含量的均值在株行距为6 m×3 m时达到最大,其余各木材指标均在株行距为4 m×3 m或6 m×4 m时达到最大;各测定指标表型变异系数变化范围为3.35%~29.87%;除基本密度外,各指标重复力均超过0.590。相关性分析结果表明,各生长指标间均达显著正相关水平(0.690<r<0.993),而木材性状间及生长性状与木材性状间的相关性较弱。分别以生长性状、木材性状及联合生长与木材性状为评价指标对各处理进行综合评价后发现,Qi分别在株行距为6 m×3 m、4 m×6 m及4 m×6 m时达到最大。间伐能够促进林分生长,改良林木材性,且保留株行距为4 m×6 m时,林木材性及生长与木材综合改良效果较为优良;保留株行距为6 m×3 m时,林木生长效果最好。因此,今后可根据培育目标的不同选择适宜的间伐强度进行东北地区杨树优质工业资源材的培育。

红松半同胞家系生长性状遗传评估及优良家系选择

在黑龙江省苇河林业局青山种子园,以1988年黑龙江省苇河林业局营建的红松(Pinus koraiensis)自由授粉子代家系测定林为试验林,采用完全随机化区组设计,单行小区8株,5次重复,株行距1.5 m×2.0 m;以117个红松半同胞家系为研究对象(1个对照的种子来源于当地生产,其余116个家系来源于黑龙江省鹤北林业局红松天然林优树),分别测定林龄25、27、34 a的红松半同胞家系子代测定林胸径性状;采用变异分析、方差分析、多重比较、遗传参数估算、相关分析、稳定性分析及育种值估算,分析红松半同胞家系胸径性状遗传变异规律,筛选优良家系。结果表明:不同林龄时期,胸径性状存在不同程度变异,平均变异系数为21.22%,家系间胸径差异均达到极显著水平。胸径性状主要受遗传效应、遗传与环境协同效应的影响;相同年份内家系遗传力均高于单株遗传力,在不同年份早晚相关性表现为极显著正相关,遗传相关系数和表型相关系数均较大。通过稳定性分析,获得稳定性综合评价好的6个家系。对子代家系胸径性状,在不同林龄时期的生长表现进行综合分析与评价,依据34年生时胸径性状表现,以10%的入选率筛选出11个优良家系。

PsnHB13与PsnHB15在小黑杨中的遗传转化与功能分析

PsnHB13与PsnHB15为小黑杨(Populus simonii×P.nigra)周期蛋白PsnCycD1;1过表达株系转录组差异基因。为探究PsnHB13与PsnHB15基因功能,使用InterPro工具对PsnHB13与PsnHB15保守结构域进行分析,通过STRING数据库对PsnHB13和PsnHB15蛋白质关联网络分析,酵母双杂交验证互作蛋白,统计转基因植株叶片长宽比、叶片和茎部干质量与鲜质量比值,并对PsnHB13过表达小黑杨进行转录组分析。结果显示PsnHB13与PsnHB15分属于2个不同亚家族,PsnHB13主要包含HDZipⅠ结构域,PsnHB15主要包含HDZipⅢ结构域。PsnHB13和PsnHB15蛋白质关联网络分析,均筛选到10条互作蛋白,且PsnHB15对家族蛋白具有较高的互作概率。酵母双杂交结果显示PsnHB15与PsnHB13互作,PsnHB13与PsnCycD1;1互作。PsnHB13与PsnHB15过表达小黑杨株系在幼苗初期叶片长宽比均明显增加。PsnHB13过表达株系茎部干质量与鲜质量比值显著增加(P<0.05)。PsnHB13过表达小黑杨转录组分析显示,差异基因GO富集主要集中在对化学物质的反应、对有机物的反应、调节RNA代谢过程等方面。KEGG富集在转录因子、植物激素信号转导、细胞色素P450等通路。差异基因主要集中在MADS-box、MYBP、ERF1、GH3、SAUR等家族。PsnHB13与PsnHB15在小黑杨的生长发育中发挥着重要的功能,是探究植物的生长规律、揭示细胞周期与生长调节之间的关键基因。

聚乙二醇对盐碱胁迫下花楸胚胎萌发及幼苗生理指标的影响

采用室内培养皿发芽法,研究外源添加聚乙二醇、碳酸钠、碳酸氢钠对花楸胚胎萌发及幼苗生理指标的影响。结果表明,聚乙二醇处理花楸胚胎后使萌发率提高15%~25%,碳酸钠、碳酸氢钠处理使花楸胚胎的萌发率分别降低了88%和85%。聚乙二醇可缓解盐碱胁迫对花楸胚胎萌发的抑制,使胁迫下胚胎的萌发率提高1~2倍。聚乙二醇可提高盐碱胁迫下花楸胚胎中抗氧化酶活性,使胁迫下胚胎中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶活性(CAT)分别提高16.45%、75%、80%。聚乙二醇使胁迫下胚胎中的丙二醛(MDA)含量降低41.44%。研究显示,聚乙二醇能够有效缓解盐碱胁迫对花楸胚胎的抑制作用,并提高花楸胚胎中的抗氧化酶活性,增强花楸的抗逆性,为建立PEG引发促进花楸胚胎萌发技术提供科学依据。

干旱胁迫对‘新林1号’杨生理生化的影响

‘新林1号’杨是辽宁东北沙地主栽杨树品种,其生长快、木材材性优良,但对水分要求较高,尤其在苗期,干旱直接影响其造林成活率。为探讨其苗期抗旱性以及提高林业生产的适应性,以1年生‘新林1号’杨扦插苗为材料,采用PEG-6000模拟干旱胁迫的处理方法,设置3种PEG胁迫处理(轻度干旱100 g·L^(-1)、中度干旱200 g·L^(-1)和重度干旱300 g·L^(-1))和1个对照(浇水),研究干旱胁迫对‘新林1号’杨生理生化特征的影响。结果表明:除超氧化物歧化酶活性和总叶绿素质量分数外,其他指标在不同干旱处理间的差异均达显著或极显著水平(P<0.05);均值分析显示,随着干旱胁迫程度的增强,轻度、中度和重度处理下,‘新林1号’杨的超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、可溶性糖质量分数和细胞毒性物质均呈现出逐渐升高的趋势,地上部分生物量、地下部分生物量、光合色素质量分数均呈现出逐渐降低的趋势;各指标表型变异系数变化范围为3.28%~61.64%,重复力变化范围为0.177~0.933,除超氧化物歧化酶活性外,其他指标表型变异系数和重复力均较高;相关性分析结果表明,大部分生理指标间存在显著或极显著相关,但生长与生理指标之间相关系数较弱。研究结果表明,不同质量浓度的PEG干旱胁迫处理对‘新林1号’杨的生理生化指标产生了显著影响,但仍在其自身的承受范围内,‘新林1号’杨对轻度、中度和重度PEG干旱胁迫处理具有良好的耐受性。

应用混合线性模型对白桦家系速生性及稳定性分析与选择

为了选出白桦半同胞家系中速生且稳定的优异家系用于种子园改建,以永吉、尚志和庆安试验点的8年生白桦半同胞家系试验林为研究对象,调查其生长性状和适应性。采用误差异质混合线性模型,对各性状进行了多地点固定效应和随机效应分析,通过最佳线性无偏预测(BLUP)法估算各家系的材积育种值,并结合基因型主效应与基因型-环境互作效应(GGE)双标图,联合分析各家系的速生性和稳定性。结果表明:(1)白桦半同胞家系胸径、单株材积和保存率等性状的地点效应显著(P<0.01);除保存率外,各性状在家系×地点的互作效应均达到显著水平(Z值>1.5)。各试验点的方差分析结果表明,除尚志和庆安试验点保存率外,其余性状在家系间的差异均达到极显著水平(P<0.01)。尚志、永吉和庆安试验点各性状中,变异系数最大的均为单株材积,分别为40.74%、47.62%和41.67%。(2)将综合育种值从大到小排序,若按照前10%的入选率确定各试验点优良家系,则在永吉、尚志和庆安各选出了相应的7个家系,其单株材积的平均遗传增益分别为6.20%、9.44%和8.79%。(3)GGE双标图分析结果表明,3个试验点被分为3个适生区;各家系在不同试验点中的表现不同,在庆安、永吉和尚志试验点表现最好的分别为1-43、1-42和1-39家系,结合生长量及稳定性的数据排名,综合性状表现最好的是3-29、3-13、3-38、3-16、3-14、3-42和3-17等7个家系,平均单株材积遗传增益为10.41%。白桦子代生长性状受基因型、基因型与环境互作影响显著。依据BLUP数据的GGE双标图分析结果,综合3试验点的速生及稳定性,选出7个优良家系。

大兴安岭重度火烧迹地不同林龄落叶松人工林土壤团聚体养分特征

[目的]为探寻大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后不同林龄落叶松人工林下土壤团聚体养分含量与分布的变化。[方法]以大兴安岭1987年发生特大森林火灾形成的重度火烧迹地上分别在1989年、2000年、2010年种植的落叶松人工林(11,21,32年)作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,开展土壤团聚体养分分布特征研究。[结果](1)在重度火烧迹地上不同林龄的落叶松人工林中,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量均随着粒径的减小逐渐上升,<0.5 mm粒级含量最大。(2)随着落叶松人工林林龄的增长,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均逐渐上升。32年落叶松人工林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量相较于11年落叶松人工林分别显著增加77.35%~130.24%,77.61%~143.36%,105.84%~147.98%,94.58%~155.96%,206.98%~537.09%(p<0.05)。21年落叶松人工林土壤各粒级团聚体有机碳含量高于11年落叶松人工林,但二者无明显差异。(3)土壤各粒级团聚体有机碳与全氮和碱解氮极显著相关(p<0.01),土壤有机碳和碱解氮含量与<0.25 mm粒级含量相关性最强,全氮、全磷、速效磷和速效钾与>0.25 mm粒级含量极显著相关(p<0.01)。[结论]落叶松人工林土壤团聚体养分呈表聚现象。大兴安岭重度火烧迹地上种植的落叶松人工林,随着林龄的增大土壤团聚体养分含量增加,种植32年的落叶松人工林显著提升土壤团聚体的养分含量,研究结果可为大兴安岭重度火烧迹地人工植被恢复工作提供科学依据。

小黑杨Rubisco小亚基基因启动子的克隆及表达活性分析

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是光合作用中决定碳同化速率的关键酶,其中小亚基(rbcS)是由核基因编码,并且主要在叶片中表达。利用RT-qPCR技术确定了小黑杨(Populus×xiaohei)叶片中高表达的Rubisco小亚基基因PxrbcS1和PxrbcS2基因,并克隆了其上游2 240、2 174 bp的启动子。对其进行启动子元件分析结果表明,PxrbcS1和PxrbcS2的启动子具有多个与光诱导表达相关的元件,例如G-box、MRE和Box4等元件。构建pBI-121-p PxrbcS1::GUS和pBI-121-p PxrbcS2::GUS植物表达载体并遗传转化84K杨(P. alba×P. glandulosa)。GUS组织化学染色以及qPCR表达分析表明PxrbcS1和PxrbcS2的启动子能够驱动GUS基因在84K杨叶片特异性高表达。总之,上述结果表明该研究成功地从小黑杨中克隆了具有叶片高表达活性的PxrbcS1和PxrbcS2的启动子,该启动子可应用到包括杨树在内的植物光合作用相关的基因功能研究以及提高植物光合作用的遗传操作中。

不同施肥处理对核桃楸内源激素及生长的影响

为了解不同施肥处理对核桃楸内源激素和生长的影响,以6年生核桃楸无性系为试验材料,进行氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素正交施肥试验,测定其内源激素含量及生长性状。分析结果表明,施肥有助于提高核桃楸反式玉米素(Trans-Zeatin,tZ)、赤霉素(Gibberellin A3,GA_(3))、脱落酸(Abscisic acid,ABA)和吲哚乙酸(Indole acetic acid,IAA)4种内源激素的含量,其中tZ含量变化最大;N、P和K肥料对内源激素影响程度不同,影响tZ和GA_(3)含量的作用为N>K>P,影响ABA和IAA含量的作用为N>P>K;氮肥是提升4种内源激素含量最优因素,综合分析提升4种内源激素含量的施肥处理组合为氮肥0.75 kg/株、磷肥0.3 kg/株、钾肥0.15 kg/株。生长方面,施肥降低种源内无性系的树高变异,不同施肥处理间树高的净生长量差异不显著,不同施肥处理对新梢长度和粗度促进作用不明显。

转PsnNAC007高耐旱性小黑杨种质创制及其特性分析

小黑杨(Populus simonii×P.nigra)是东北地区速生、耐寒、材性优良的树种。为了创制适种范围广、耐旱性状明显改良的林木新种质,利用小黑杨为材料,以干旱胁迫关键响应因子PsnNAC007转录因子为对象,创制了小黑杨过表达OE-PsnNAC007转基因植株。对OE-PsnNAC007转基因植株的生长指标、干旱胁迫适应能力、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))、导水率指标、细胞形态和木材组分进行分析。结果显示:与野生型小黑杨相比,转基因植株的生长情况无明显差异,而干旱胁迫成活率提高了26.15%。在干旱胁迫条件下,转基因植株气孔导度减小、蒸腾速率下降、水分利用效率明显提高,植株茎干的导水率损失显著减少。解剖学分析发现,PsnNAC007的过量表达导致植株茎干产生更多、更小的导管细胞,这种细胞特性有利于植株在干旱条件下维持水分连续高效的运输。木材组分分析发现,转基因植株茎干木质素沉积明显增强,构成纤维素、半纤维素的单糖含量均无明显变化。

生长和木材性状耦合评价红松半同胞家系

红松(Pinus koraiensis)是东北地区重要的果材兼用树种,但由于生长周期长,遗传改良进展缓慢,为评价和筛选优质红松种质资源,以吉林省永吉县西阳林木种子园内36个20年生红松半同胞家系为材料,对其生长性状和木材性状进行测定。方差分析结果表明,各性状在家系间差异均达显著水平(P<0.01),各性状表型变异系数为5.89%~45.21%;除通直度(0.46)外,其他性状的家系遗传力均超过0.5,属于高遗传力。相关分析结果表明,树高、胸径等生长性状间均达极显著正相关水平(r>0.663),木材性状间半纤维素、纤维素和综纤维素含量间达显著相关水平,而生长性状与木材性状间仅纤维素含量、综纤维素含量与部分生长性状呈显著负相关。主成分分析结果表明,14个性状构成5个主成分,累计贡献率为79.24%。利用综合评价法对36个半同胞家系进行评价,以10%的入选率,依据生长性状,初步筛选3个优良家系(家系PK61、PK29和PK22),各生长性状遗传增益为6.41%~33.91%;依据木材性状,初步筛选3个优良家系(家系PK16、PK78和PK10),各木材性状遗传增益为1.08%~6.72%;结合生长和木材性状初步筛选出3个优良家系(家系PK61、PK29和PK44),各指标遗传增益为0.27%~37.28%。该研究选出的优良家系可为红松良种选用提供基础。

毛白杨BT基因家族分析及氮处理时PtoBT2成员对毛白杨的影响

BTs蛋白被证明是一个存在于陆地植物中的特异性转录因子家族,参与调控植物的许多生长和发育过程。为了研究BTs蛋白在杨树发育过程中的功能。采用生物信息学的方法对毛白杨的PtoBTs基因家族进行了分析,结果表明:PtoBTs基因家族共有10个成员,被分为2个亚族;表达模式分析表明,BT2基因在叶片中具有较高的mRNA丰度,而在根中的丰度较低;在叶与根中均受到硝态氮显著诱导。在低氮(0.5 mmol/L NaNO_(3))和高氮(5.0 mmol/L NaNO_(3))条件时,观察PtoBT2的过量表达株系和对照株系在形态学指标的显著差异变化。结果表明:PtoBT2过量表达会促进植株的株高、地径以及地上部、根的鲜质量。低氮条件时,PtoBT2过量表达抑制根的伸长。

白桦木质部汁液产量及组分变异规律解析

白桦汁液采集时间大多在早春阶段,容易采集且产量高,为探讨温度对白桦木质部汁液变化的影响及不同发育时期汁液组分质量浓度的变化,以黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场白桦天然次生林为研究对象,通过收集2022年和2023年的白桦汁液,统计春季汁液流量。对2023年白桦不同发育时期汁液中的碳水化合物、氨基酸、总三萜、可溶性蛋白、pH以及钾、钙、钠、镁离子质量浓度进行分析,解析汁液组分变异规律。通过连续2 a取汁的白桦与当年取汁的白桦汁液组分质量浓度对比分析,探索连续取汁是否对白桦生长发育产生影响。结果表明,白桦汁液在4—6月中产量整体呈现先增后降的趋势,高峰期集中在4—5月份,且温度的升高会促进产汁。白桦木质部汁液的总三萜、碳水化合物、氨基酸、蛋白质组分质量浓度在整个物候发育时期均呈现先升后降再升的趋势,均在旺盛生长期时达到最低值。随物候发育白桦汁液pH整体呈下降趋势,在完全展叶前不断酸化。离子质量浓度整体呈先上升后下降的趋势。持续取汁不会对白桦汁液中总三萜、氨基酸、蛋白质质量浓度造成显著影响,会使碳水化合物质量浓度及pH降低。研究结果可为黑龙江省东部山地白桦汁液的科学采集提供指导依据。

循环复幼对水曲柳生长繁殖及生理的影响

为解决水曲柳(Fraxinus mandshurica)因年龄效应而导致的插穗生根能力在3年生后显著下降的问题,以4年生水曲柳实生苗为研究对象,探究循环扦插复幼对克服年龄效应的作用,尤其是循环次数和截干处理2个关键因素对水曲柳萌蘖、生长和扦插生根的影响,以及循环复幼过程中水曲柳的生理变化。结果表明:循环复幼次数的增加和截干处理都能提高水曲柳的复幼程度,呈现萌生枝数量增加、枝条细化、茎节缩短的特征,同时显著提高扦插再生能力。在循环复幼次数达到3次且叠加截干处理时,与未循环复幼相比萌枝数量提高了6.56倍,生根率提高了7.44倍。循环复幼1~3次,植株生长素吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素(CTK)水平提高,赤霉素(GA3)水平在第3次时才显著提升,而脱落酸(ABA)水平呈逐渐下降趋势;循环复幼后植株中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,丙二醛(MDA)和可溶性糖含量减少。这些生理指标变化都与植株幼化状态相符。可见,循环复幼可有效恢复幼化状态,诱导水曲柳形成较高IAA、GA3和较低ABA水平的萌枝,同时降低了抗氧化酶活性、MDA与可溶性糖含量,有利于实现水曲柳复幼,从而提高扦插生根率,实现水曲柳良种的快速高效无性繁殖。

基于CRISPR-dCas9转录激活系统的毛果杨ANT转录因子功能分析

基于CRISPR-dCas9的基因转录激活表达能够避免基因异位表达带来的表型干扰,同时使基因有效地特异性表达。该研究利用新型CRISPR-Act3.0表达系统,在毛果杨(Populus trichocarpa)中对维管形成层特异表达转录因子ANT(AINTEGUMENTA)进行基因转录激活,创制遗传材料,并对基因的功能进行分析。首先对毛果杨PtrANTs转录因子进行同源分析,选取其中的PtrANT-4进行后续研究,对该基因进行克隆并利用荧光定量PCR分析其在各组织中的表达情况;其次在PtrANT-4启动子上设计3条gRNAs,构建CRISPR-dCas9转录激活表达载体,利用原生质体瞬时转化法检测该载体的表达;最后将该表达载体利用农杆菌介导法转化毛果杨,获得PtrANT-4转录激活遗传材料。结果表明:毛果杨中有4个PtrANTs转录因子,选取的PtrANT-4基因CDS序列全长为2 058 bp,编码685个氨基酸,在毛果杨侧生分生组织维管形成层特异表达。基于CRISPR-Act3.0表达系统成功构建的转录激活载体,在毛果杨木质部原生质体中转化后具有激活PtrANT-4表达的作用。获得的遗传转化植株中PtrANT-4基因仅在茎维管形成层中的表达量显著提高,说明PtrANT-4在茎维管形成层发育过程中可能起重要作用。该研究为PtrANT的功能研究奠定了一定研究基础,同时为维管形成层干细胞发育的机制研究提供了重要的遗传材料。

白桦BpEIN3基因克隆及功能

以白桦叶片cDNA为模板使用RT-PCR技术克隆BpEIN3基因,并通过双酶切成功构建pBI121-BpEIN3-EGFP表达质粒,使用农杆菌转化法获得BpEIN3白桦过表达株系,并研究过表达BpEIN3基因对白桦形态学的影响及盐胁迫后对生理生化的影响。结果表明:与野生型白桦相比,同环境下生长的4月生的转BpEIN3基因幼苗株高有所降低。盐胁迫下,BpEIN3过表达植株叶片叶绿素质量分数和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型,丙二醛(MDA)质量摩尔浓度和相对电导率则显著低于野生型。说明白桦BpEIN3基因在耐盐方面发挥着重要作用。

Pk-αts高表达提高红松对松材线虫耐病性

松材线虫的北扩已经在东北局域引发毁灭性灾害,对东北林区顶级生态群落的重要组成树种红松构成重大威胁。对丰富红松与松材线虫互作分子机理的研究,为耐病红松选育奠定理论基础。人工接种鉴定20个家系红松对松材线虫的耐病性差异,并将不同家系红松分为耐病、感病和高感3类。提取耐病和高感红松核糖核酸(RNA)进行转录组测序,筛选并克隆红松耐病相关的α-松油醇合酶基因Pk-αts。RT-qPCR随机检测4个耐病、2个感病和4个高感红松Pk-αts表达量,计算此10个家系红松相对耐病指数,分析Pk-αts表达量与红松相对耐病指数的相关性。结果表明,接种松材线虫20 d后耐病红松仅数根针叶褪绿,平均相对耐病指数为0.88,而高感红松表现出局部松针变红,平均相对耐病指数为0.09。转录组鉴定到在耐病红松差异上调表达且在高感红松无变化或下调表达的基因1770个,其中Pk-αts在耐病红松的相对表达量为2.83,极显著,但在高感红松中相对表达量为-1.27。基因克隆得到Pk-αts长度为1230 bp。该基因编码蛋白质由409个氨基酸构成,等电点为5.55,相对分子质量为47.60 ku,经比对后与α-松油醇合酶基因同源性最高,且含有植物单萜烯合成酶DDxxD、RRx 8 W保守基序及Terpene_synth等结构域,符合单萜烯合成酶结构特征。RT-qPCR检测耐病红松的Pk-αts基因表达上调(平均表达量为1.39),感病和高感红松Pk-αts基因不变或下调表达,表明在侵染早期,Pk-αts基因的上调表达与红松耐病时空同步。Pk-αts表达量与红松相对耐病指数显著正相关(皮尔逊系数为0.911,P<0.01),表明Pk-αts基因的上调表达提高了红松耐病性。综上所述,不同家系红松对松材线虫耐病性不同,部分红松具有一定耐病性,Pk-αts基因上调表达减轻了发病症状,有助于提高红松对松材线虫的耐病性。以Pk-αts基因作为检测靶标可用于红松耐病性鉴定,有助于耐病红松选育。

小黑杨PsnWRKY14基因应答盐胁迫表达模式

为了探究小黑杨(Populus simonii×P.nigra)PsnWRKY14基因应答盐胁迫的表达模式,从小黑杨中克隆得到全长为687 bp的PsnWRKY14基因cDNA编码序列。生物信息学分析表明:该蛋白不含信号肽和跨膜结构域,属于较不稳定的亲水性蛋白质;亚细胞定位分析发现PsnWRKY14蛋白为核定位蛋白。PsnWRKY14基因具有组织特异性,在茎中的表达量最高,盐胁迫条件下在根、茎、叶等组织中的表达量均呈现先上升后下降的趋势,在24 h达到峰值。将pGBKT7-PsnWRKY14重组质粒导入Y2HGold酵母感受态细胞,验证了PsnWRKY14转录因子不具备自激活活性。该基因启动子含有可以响应茉莉酸甲酯、脱落酸、水杨酸、赤霉素等激素应答元件,此外还含有响应低温以及对厌氧诱导等与抗逆相关的顺式作用元件,推断该基因可能参与小黑杨的抗逆防御调控过程。

CRISPR/Cas9核糖核蛋白介导的无T-DNA插入的白桦BpGLK1精准突变

【目的】CRISPR/Cas9 RNP系统是一种高效的基因编辑技术,具有简单、精准等特点,已被广泛应用于动、植物的基因编辑研究中。目前,通过微粒轰击技术将Cas9蛋白和gRNA核糖核蛋白复合体(RNP)导入受体细胞,获得无选择标记的基因编辑植物,该技术的提出为快速创制植物突变体提供了崭新思路。【方法】本研究以白桦(Betula platyphylla×B.pendula)BpGLK1基因为编辑的靶基因,采用CRISPR/Cas9 RNP技术开展无T-DNA插入的BpGLK1基因编辑。在白桦BpGLK1基因的第1外显子处设计靶位点,采用PCR扩增技术获得BpGLK1-E1靶位点片段;采用酶切及连接技术构建pAbAi-BpGLK1-E1重组质粒,将该质粒线性化后与Cas9蛋白作用,体外检测CRISPR/Cas9 RNP活性及gRNA的精准性。以白桦合子胚诱导的愈伤组织为受体,采用微粒轰击技术进行BpGLK1定向诱变。【结果】CRISPR/Cas9 RNP体外活性检测显示:Cas9蛋白及gRNA复合体具有裂解活性,可在BpGLK1靶位点的特定位点进行有效切割。以白桦成熟胚为材料,在无光照条件下培养25 d左右可获得幼嫩愈伤组织,以其为受体在轰击距离为12 cm、7584.5 kPa条件下,用包被Cas9蛋白与gRNA(RNP)金粒进行轰击,随后经过分化培养及继代培养可获得叶色呈现黄绿色的glkc突变株,测序结果显示,该突变株的BpGLK1基因产生18 bp的纯合缺失突变。【结论】利用CRISPR/Cas9编辑技术可实现无T-DNA插入的白桦BpGLK1精准突变。

LBD12转录因子调控毛果杨木材形成研究

【目的】创制毛果杨(Populus trichocarpa)LBD12(lateral organ boundaries domain 12)转录因子的过量表达植株,分析表型特征,初步探究PtrLBD12转录因子在毛果杨木材形成中的生物功能。【方法】基于前期的研究,筛选出了木材形成关键调控因子PtrbHLH186调控的下游转录因子PtrLBD12,通过基因克隆获得PtrLBD12基因;创制PtrLBD12过量表达毛果杨植株,测定并统计生长30、60、90 d毛果杨野生型和过表达植株的生长指标;对生长120 d的转基因及野生型植株各茎节进行石蜡切片、化学染色观察及不同细胞类型的统计分析;通过定量PCR测定过表达PtrLBD12基因对22个木质素单体合成酶基因表达水平的影响。【结果】获得毛果杨PtrLBD12过表达植株;与野生型相比,转基因植株的株高、地径等生长指标水平明显降低;纤维和导管细胞的数量显著增多,导管细胞的孔径减小,形成层细胞的形态结构无明显变化;木质素沉积水平增加,木质化程度增强;PtrLBD12的过量表达促进了木质素合成酶基因的表达。【结论】LBD12转录因子在毛果杨木材形成过程中发挥重要的调控作用,可调节木质素单体合成酶基因的表达,改变木质素沉积方式。此外,该基因也可以改变木质部细胞形态结构,影响植株生长发育。