重点实验室开放共享平台的管理和运行

仪器设备是高校实验平台进行科研和教学的物质保障。为了高效管理重点实验室开放共享平台并最大程度地发挥平台仪器设备的资源效益,从平台仪器设备的配置、管理、运行、开放共享以及维护维修等主要方面进行论述,采取一系列措施和制度,科学管理平台、实现仪器设备的规范化使用、健全维护维修体系、培养高水平的实验技术人员,以保证平台的正常运行和资源共享。为其他实验平台或者实验中心提供切实可行的参考。

油茶巢式交配子代油脂相关性状的遗传分析

【目的】探究油茶种内杂交和种间杂交的亲本选配机制,为油茶高含油率杂交育种选育提供指导。【方法】以油茶巢式交配设计的种内、种间杂交子代为材料,分别测定种仁含油率、木质素、纤维素和半纤维素含量,分析母本的一般配合力(GCA)、杂交组合的特殊配合力(SCA),解析重要性状的遗传效应。【结果】12个家系的种仁含油率为17.83%~53.55%,木质素含量为4.68%~18.12%,纤维素含量为3.66%~13.04%,半纤维素含量0.54%~12.20%。种仁含油率、木质素、纤维素和半纤维素含量的差异在组合间和母本内父本间达到了显著水平。含油率和木质素、半纤维素含量呈显著负相关关系,其相关系数为-0.489和-0.297。长林4号种仁含油率的GCA最高,达到1.57。各组合的SCA分析表明,含油率SCA为-6.38~4.28,其中含油率SCA高且其余3个性状SCA低的种内杂交组合有40×95和4×18。种间杂交组合含油率的SCA普遍较低,仅53×小2较高,为2.77。除木质素外,含油率、纤维素、半纤维素含量主要受显性效应控制,非加性方差大于加性方差,说明以这3个性状为目标的杂交育种中评估亲本的SCA比GCA更重要。4个性状的单株遗传力范围为10.84%~58.35%,家系遗传力为4.23%~.21.35%,均受到较强的环境效应影响。【结论】以配合力为参考指标,结合各组合的表型数据,选出可用于油茶高含油杂交种质创制的优良种内杂交组合40×95和4×18,种间杂交组合53×小2。

基于质体基因组序列变异位点的松科油杉属和冷杉属植物资源遗传多样性的分子鉴定新方法

物种多样性的精确鉴定是植物资源可持续利用的基础。油杉属和冷杉属是松科内的2个近缘的属。我们利用油杉属和冷杉属的种/变种的质体基因组序列中的物种特有的107个核苷酸变异位点作为分子性状首次编制分子鉴定检索表,供试样品得到成功鉴定。物种特有变异位点的数量和核苷酸构成存在种间差异。铁坚油杉(原变种)Keteleeria davidiana (C.E. Bertrand) var. Davidiana (44个)的特有变异位点的数量最多,随后依次是云南油杉Keteleeria evelyniana Mast. (34)、库页冷杉Abies sachalinensis (F. Schmidt) Mast. (19)以及白叶冷杉Abies veitchii Lindl. (10)。铁坚油杉(原变种)的特有变异位点中,T的比例(36.36%)最高,随后依次是A (29.55%)、G (20.45%)和C (13.64%),T的比例为C的比例的约2.6倍。云南油杉的特有变异位点中,A的比例(50.00%)最高,是T或C的比例(17.65%)的约2.8倍,是G的比例(14.71%)的约3.4倍。库页冷杉的特有变异位点中,C的比例(31.58%)最高,随后依次是T (26.32%)、A (21.05%)和G (21.05%),C的比例为A或G的比例的1.5倍。白叶冷杉的特有变异位点中,C的比例(30.00%)最高,是另外3种核苷酸(A、C或G)比例的1.5倍。结果显示,质体基因组的单核苷酸变异位点信息,可用于油杉属和冷杉属植物资源遗传多样性的分子鉴定。调查了中国过去120多年油杉属和冷杉属植物标本的收集现状,讨论了存在的问题和对策。本研究对于油杉属和冷杉属植物的分类修订、种质资源的保护和利用具有重要价值。

基于SSR标记的圆叶桉遗传多样性分析

【目的】摸清国内圆叶桉Eucalyptus pulverulenta花卉资源遗传多样性概况,为种质资源利用及分子育种提供参考。【方法】利用多态性高的15个SSR标记,对7个来源的59株圆叶桉进行SSR基因分型和遗传多样性分析。【结果】1)59株圆叶桉在15个SSR标记共检测到83个等位片段数(NA),平均每个标记的等位片段数为5.5个,每个标记的等位片段数2~10个,平均有效等位片段数(NE)2.4个。观测杂合度(HO)和期望杂合度(HE)的平均值为0.401和0.491,多态性信息量(PIC)的平均值为0.455,具有较高的多态性。圆叶桉群体间遗传分化系数(Fst)为0.208,即有20.8%的变异存在于不同群体间;2)个体间遗传距离范围为0.033~0.698,平均为0.377,群体间亲缘关系较近,遗传背景相对单一。圆叶桉群体分为两个亚组,与其天然分布范围一致;3)圆叶桉群体间的遗传一致度为0.533~0.987,来自云南佳艺园艺和云南绿梦花卉的圆叶桉遗传一致度最高,推测二者可能为来源相同的品种。分子方差分析(AMOVA)结果表明个体间变异是方差分量的主要来源。【结论】15个SSR标记遗传多态性较高,可用于圆叶桉的遗传分化研究。个体间的分型结果表明,国内市场上常见的圆叶桉均为有性繁殖的实生苗,不同来源圆叶桉群体间的遗传分化程度较小,遗传变异主要发生在个体间。本研究对圆叶桉进行遗传多样性和遗传结构分析,对种质资源的评价和利用都具有重要意义。

林木病害生防微生物的应用及作用机制研究进展

林木病害给林木的健康生长带来威胁,也给森林生态系统和经济发展带来巨大损失。化学农药虽然能够有效控制林木病害,但其大量及不规范使用会引起环境污染、病原菌产生抗性等一系列问题。使用生防制剂是一种环境友好且可持续发展的林木病害防治策略。基于生防细菌、生防真菌和合成微生物群落3类生防微生物在林木病害防治中的应用,综述了生防微生物的作用机制,包括分泌抑菌物质、竞争营养物质与生态位、诱导植物产生系统抗性和重寄生作用,并对未来生防制剂的研究与应用进行了展望。

中国林木遗传资源原地保存体系现状分析

中国林木遗传资源原地保存体系包括以自然保护区为代表的区域保存、以原地保存林为代表的群体保存和以古树为代表的个体保存3种类型。截至2012年,全国有自然保护区2669个,面积14979万hm2,约占国土面积的14.94%。截至2011年,建立了森林公园2747处,总面积1703万hm2;建立了国家与省级风景名胜区共962处,总面积1975万hm2;截至2012年,在16个省建立了50多个树种的原地保存林和天然采种林群体;截至2005年,全国共清查出古树名木285.3万株,绝大部分进行了挂牌保护。全国约90%的陆地自然生态系统、85%的重点保护野生动物种群、65%的高等植物群落类型都得到了较好保护。中国林木遗传资源原地保存成绩显著,但也存在不足,今后应优先考虑如何提高原地保存的质量,解决保护区域与当地经济发展的矛盾,加强对原地保存的遗传资源动态监测和评价。

中国林木遗传资源利用与可持续经营状况

中国经过遗传改良的重要造林树种有100多种,全国年均提供各类林木种子2300万kg,年均生产各类良种壮苗约130亿株。林木良种在生产上的应用产生了明显的综合增益,其中用材林平均生长增益达10%～30%,经济林平均产量增益达15%～68%。中国每年进口林木种子15万kg以上,涉及50多个树种;每年出口林木种子30万kg和苗木400多种。近10年来,中国林木遗传资源的可持续经营和利用已取得了明显的进步,但与一些发达国家相比还存在一定差距。今后,应优先考虑对已保存的林木遗传资源的维护和资金补贴,加强种苗市场监管和信息服务,进一步提高林木良种的基地供种率和良种使用率。

针叶树基因组资源及其在遗传育种中的作用

针叶树遗传改良已经进行了半个多世纪,但由于基因组巨大、杂合度高和世代周期长等特点,针叶树基因组资源开发滞后于作物和阔叶树种,这直接导致了基因组辅助育种工具的缺乏,进而阻碍了林木遗传改良的进程。回顾了近年来针叶树基因组研究进展,重点阐述了分子标记和转录本在针叶树遗传育种领域中的重要作用。新一代测序技术的出现将使针叶树基因组资源研究进入一个重要和多产的时期,针叶树基因组资源在林木育种的作用也将越来越受到关注。

中国林木遗传资源对粮食安全和可持续发展的贡献

2013年,中国全年实现林业总产值4.46万亿元,林木种业的发展对林业产值增加发挥了重要作用。林木遗传资源的挖掘和利用对社会经济可持续发展、保障粮食安全和实现千年发展目标作出了重要贡献。林木遗传资源多种价值的利用增加了林农收入、减轻了贫困、增加了就业机会,促进了儿童入学率和妇女地位的提高。中国栽培的木本粮油植物有100多种,其中油茶等代表性树种已大规模种植。今后,将优先考虑木本粮油、木本果蔬等各类经济林树种及其遗传资源的选育和推广应用,增加品种多样性;培育发展苗木市场,引导良种合理使用;制定扶贫优惠政策,为贫困地区、生态脆弱地区优先提供优良乔灌木遗传资源及配套加工利用技术。

中国林木遗传资源保护现状分析

复杂多样的地理条件形成了各具特色的地理区域,同时也孕育了我国众多的森林类型和极为丰富的林木遗传资源。作为国家的基础性战略资源,我国拥有木本植物8 000多种,其中具有重要经济价值的树种约1000种,同时具有7个特有科、239个特有属和约1 100个特有种。为对我国林木遗传资源保存状况进行全面的了解和分析,对我国林木遗传资源的原地、异地及设施保存状况,资源破坏、流失状况及相关的法律法规进行了总结,对目前存在的问题进行了分析,并提出了初步的建议,为合理、有效的保护林木遗传资源提供了参考。

成花调节在林木育种中的应用

花发育是一个复杂的形态建成过程，了解林木花发育分子机理对实现林木的遗传调控具有重要意义。本文综述林木成花的分子机制的研究进展和以转基因等技术定向调控林木及木本经济作物生殖生长的实践案例，并对成花调节在林木育种中的应用前景进行展望。

二维码技术在林木遗传改良中的应用

随着数字化管理系统日益成熟和完善,二维码这个新兴条码技术逐渐渗透到人们生活中,使人们从繁琐的工作中全面解脱出来。该研究对二维码技术在林木遗传改良各个层次中的应用(林木基因库、种子园、母树林及其他各种层次林地)进行说明,为方便不同层次的资源管理及开发共享提供基础,也为林木遗传改良档案管理提供保障,最终为实现林木育种数字化管理体系提供思路。

胡桃楸不同种源及家系间生长性状的遗传变异

在黑龙江省宾县万人欢林场试验地,选择胡桃楸(Juglans mandshurica Maxim.)种源试验林、家系试验林为研究对象,种源试验林试验种子来自黑龙江省15个种源地(以当地试验种子为对照)、家系试验林试验种子来自14个种源的133个胡桃楸半同胞家系(以当地试验种子为对照);种源、家系试验林均于2014年秋季播种,2016年春季定植,试验采用完全随机区组设计,种源试验林为1个小区(小区9~10株,4次重复)、家系试验林为5个小区(小区8~12株,4次重复),株行距均为3 m×4 m。分别于2019、2020、2021年11月份,对5~7年生胡桃楸种源、半同胞家系试验林的树高、胸径等性状进行每木测量,利用测量的3 a树高、胸径,计算2020年连年生长量、2021年连年生长量;以树高连年生长量、胸径连年生长量、家系遗传力、变异系数、种源现实增益、家系遗传增益为评价指标,采用方差分析、布雷津多性状综合评定法,分析胡桃楸种源与家系间生长性状遗传变异规律、遴选优良种源家系。结果表明:种源各年度间大部分性状在各变异来源间差异极显著,家系各年度各性状在各变异来源间差异极显著。种源树高变异系数变化范围为21.97%~38.79%、胸径变异系数变化范围为27.99%~36.47%,家系树高变异系数变化范围为24.23%~41.54%、胸径变异系数变化范围为30.08%~45.33%。家系各年度各性状遗传力的变化范围为0.79~0.90,其中7年生树高超过了0.90。利用多性状综合评价法,以20%的入选率进行优良种源、家系选择,初步选出3个优良种源(宾县大泉子、富锦、宝清)、27个优良家系;入选的3个种源,树高的现实增益为9.75%、胸径的现实增益为13.80%、树高连年生长量的现实增益为9.54%、胸径连年生长量的现实增益为8.50%;入选的27个优良家系,树高的遗传增益为11.84%、胸径的遗传增益为14.32%、树高连年生长量的遗传增益为8.84%、胸径连年生长量的遗传增益为6.39%。对胡桃楸的生长性状综合分析表明,在胡桃楸种源和家系间均存在丰富的变异,可以进行优良种源、家系的初步筛选。

黑龙江省林木良种基地种质资源构成分析

通过对黑龙江省林木良种基地50多年收集区、种子园、子代林的定植面积和无性系(家系)数量等数据进行统计分析,为良种基地科学管理和持续发展提供技术支撑。结果显示,黑龙江省林木良种基地20世纪80年代营建面积和保存资源数量最多,2010年之后阔叶树种增速较快。针叶树种面积和数量占有绝对优势,其中红松、落叶松和樟子松营建面积占比超过86%,保存资源数量占比超过88%。建成的各类种子园有1270.17 hm^(2),包含17859个无性系;子代林面积为342.46 hm^(2),除樟子松外其他树种营建面积较少,测定的亲本数量不够丰富,仅为10127个家系;收集区151.37 hm^(2),保存8805个无性系,较种子园少一倍有余。建议增加阔叶树种和其他新需求树种的营建力度;大力开展子代测定工作,增加不同地区不同性状种质资源的收集。

思茅松半同胞和全同胞子代测定林生长性状遗传分析与选择

【目的】阐明思茅松生长性状的遗传变异规律和遗传控制程度,评价参试家系的生长表现,筛选优质的育种材料。【方法】以14年生思茅松半同胞子代测定林和6年生全同胞子代测定林为研究对象,对树高、胸径、材积3个生长性状进行遗传参数估算和性状相关性分析,并利用育种值和遗传值进行优良家系(组合)和优良单株选择。【结果】2类子代测定林3个生长性状的表型和遗传变异系数依次为材积>胸径>树高,生长性状间的遗传相关均达极显著水平(P <0.01);14年生半同胞子代测定林树高、胸径和材积性状的家系遗传力分别为0.680、0.691和0.748,单株遗传力分别为0.656、0.234和0.321,以材积为目标性状,根据参试家系育种值选出6个优良家系,其材积较对照提高37.9%~48.0%,入选优良家系材积的遗传增益为11.47%,按参试子代个体材积育种值选出52株优良单株,有78%的比例来源于优良家系,入选优良单株材积的遗传增益达30.64%;6年生全同胞子代测定林生长性状受中等强度的显性遗传效应影响,树高、胸径和材积的广义家系遗传力分别为0.245、0.256和0.204,根据遗传值选出2个优良组合,其材积遗传增益为15.53%。【结论】思茅松子测林材积性状的表型和遗传变异系数相对较高,适宜作为遗传选择的主要生长性状,基于遗传分析对思茅松子代测定林进行评价和选择能获得较好的遗传增益,可为思茅松的持续遗传改良选出较好的遗传材料。

疏伐强度对红皮云杉人工林林木生长和林分蓄积的影响

以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场红皮云杉中龄人工纯林为研究对象,2017年在6种疏伐强度下设立固定样地,连续3 a调查及计算不同疏伐强度处理后的林木生长情况和林分蓄积情况。结果表明,随着疏伐强度增大,树高和活枝下高呈先增后减的趋势,胸径逐渐增大,冠幅呈增大趋势;平均立木材积逐渐增大,单位面积蓄积量呈先增后减趋势,大径材比例、大径材平均立木材积和大径材单位面积蓄积量呈增大趋势。较大强度(50%疏伐强度)的疏伐更适于红皮云杉中龄人工林培育大径材,疏伐处理3 a(2020年生长季末)后,与对照相比,其胸径增长21.85%,东西冠幅和南北冠幅分别增长18.22%和17.18%,平均立木材积增长66.81%,大径材比例增加51.39%,大径材平均立木材积增长22.04%,均优于其余强度;综合3 a数据可知,其树高、冠幅、平均立木材积年增量更大,胸径和平均立木材积的年均增长量最大。通过分析不同疏伐强度处理后的林木生长差异,为建立适宜的红皮云杉林分密度调控技术提供理论依据,为培育红皮云杉大径材提供参考。

生草对山核桃林地土壤微生物群落结构和多样性的影响

山核桃林下设置3种人工生草(油菜、绵枣儿、野豌豆)及清耕(对照)4个处理,种植4年后,采用高通量测序技术分析各处理土壤微生物群落结构及多样性,研究不同处理微生物与环境因子关联性。结果表明:山核桃林下不同生草处理占优势地位的土壤细菌群落为酸杆菌门和变形菌门,油菜处理上层(0~10 cm)土壤较下层(20~40 cm)变形菌门的相对丰度提高71.41%;各生草处理占优势地位的真菌群落为子囊菌门、担子菌门和球囊菌门,上层(0~10 cm)土壤球囊菌门相对丰度较对照分别提高202.81%、193.90%、65.04%,各生草处理上层土壤细菌群落物种组成均匀度较高且物种丰富,油菜处理上层土壤Chao1、Shannon、Ace指数显著高于其他生草处理。土壤真菌群落的多样性指数各处理间均未达到显著性差异。树状聚类图显示,不同生草处理对土壤的细菌、真菌群落均具有显著的影响。基于门水平下土壤群落结构和环境因子的典范对应分析(CCA)可知,细菌群落结构与pH、全磷、有效磷呈极显著正相关,与有机质呈显著正相关;真菌群落结构与pH呈极显著正相关,与全磷、有效磷、过氧化氢酶呈显著正相关。这说明不同生草处理对山核桃林地土壤微生物影响较大,选择适宜的生草种类可改善土壤微生物群落结构,提高细菌群落物种组成均匀度及丰富度,其中油菜综合效果最好。

初植密度对科尔沁沙地樟子松人工林生长和健康状况及土壤化学性质的影响

【目的】研究不同初植密度对沙地樟子松人工林生长、健康状况及土壤化学性质的影响,旨在筛选适宜的初植密度,为沙地樟子松人工林的高效培育与可持续经营提供科学依据。【方法】以科尔沁沙地43年生樟子松人工林为对象,研究12个不同初植密度(417~10000株/hm^(2))下樟子松人工林生长状况(胸径、树高、枝下高、冠幅、单株材积、林分蓄积量、冠形、干形)与健康状况(病级、感病指数)及土壤化学性质(pH和有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量)的变化,分析初植密度与樟子松人工林生长和健康状况及土壤化学性质间的相关性,采用冗余分析研究土壤化学性质对林分生长和健康状况的影响,并依据土壤化学性质对不同初植密度处理进行综合评价。【结果】①初植密度对沙地樟子松人工林生长、健康状况及土壤化学性质均有极显著影响(P<0.001)。随着初植密度的增加,樟子松人工林胸径、冠幅、单株材积和存活率总体上均呈下降趋势,枝下高、冠形、病级和感病指数呈上升趋势,树高以及林分蓄积量呈先上升后下降趋势。当初植密度为1667~2500株/hm^(2)时,樟子松人工林的感病指数、存活率和林分蓄积量表现较优。②随着初植密度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及pH值整体呈上升-下降-上升-下降的变化趋势。③相关性分析结果显示,初植密度与樟子松胸径、冠幅、单株材积呈极显著负相关,与枝下高、冠形、病级和感病指数呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关;与土壤有效磷含量呈显著正相关,与土壤pH值及有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾含量呈负相关,但相关性不显著。④冗余分析结果表明,土壤化学性质对林分生长和健康指标变异的解释率之和为68.43%,土壤有效磷是其中最主要的影响因子;综合评价结果显示,当初植密度分别为1667和2500株/hm^(2)时,土壤化学性质指标综合得分较高,说明其有利于土壤养分的积累。【结论】初植密度与樟子松人工林林分生长、健康状况及土壤化学性质密切相关,樟子松造林适宜采用中等初植密度(1667~2500株/hm^(2))。

红松种实性状及营养成分动态变化分析

【目的】研究红松种实不同发育时期的表型性状和营养成分的变化及相关性,以期为红松球果产量和品质的改良提供理论依据和数据支撑。【方法】以红松球果为材料,通过采集球果不同发育时期的样品,对发育过程中的形态变化进行观察,同时进行表型性状以及营养物质含量的测定;通过分析各指标的变化规律和指标之间的相关性,发掘球果发育以及营养物质积累的关键时期。【结果】(1)红松球果的生长周期为15个月,球果发育的速生期为翌年5月中旬至7月初,种子发育的速生期为翌年6月20日至7月初,种仁在翌年7月20日后出现一次快速增长期。(2)球果发育当年形状为长卵形,翌年为卵圆形;种仁颜色在发育初期为无色透明状,成熟时为浅黄色倒卵三角形。(3)红松种仁成熟时,含水率约为20.46%,含油率约为70.96%,蛋白质含量约为104.71 mg/g,总多糖含量约为3.48 mg/g。(4)相关性分析表明:球果长、球果宽、球果质量、种子长、种子宽和种子百粒质量等6个指标间均达极显著正相关(P<0.01),种仁的含油率与含水率达极显著负相关(P<0.01),与总多糖含量达极显著正相关(P<0.01)。【结论】红松果实的生长发育以及营养成分的动态变化,为红松果用优良无性系的选择提供了科学依据,对于改良红松坚果的品质,保障其高产、稳产具有重要意义。

白桦子代遗传变异与纸浆材优良种质选择

以帽儿山实验林场6年生49个家系白桦子代测定林为材料,对其生长和材性进行测定,采用生长和材性连续选择及指数选择法,进行白桦优良家系筛选。结果表明:白桦49个家系间的树高、胸径、单株材积和保存率均存在极显著的差异,利用4个生长性状的多重比较初次选择出5个优良家系及3个亚优良家系;对这8个优良家系的材性性状进行方差分析,8个优良家系间纤维长度差异不显著,基本密度、木质素含量和综纤维素含量3项指标都达到了极显著的差异水平。采用选择指数法构建指数方程,选出I2为比较理想的多性状指数方程,并确定适合做纸浆材的家系为655、604和630。