木质素降解与功能 林木分子育种

木质素降解与功能 林木分子育种 杜予民 郑连爽 肖玲(武汉大学环境科学系,武汉 430072) 我国人均资源不到世界人均的一半,经济发展受到资源的制约,存在资源紧张的状况。另一方面,资源严重浪费,利用率、再生能力低。因此,寻找与合理开发利用可再生资源。

林木分子育种研究的基因组学信息资源述评

分子育种是指利用与性状相关的DNA标记进行选育,也称标记辅助选择或标记辅助育种,广义上还包括基因工程育种和基因组学辅助育种。林木分子育种为早期选择和加速育种提供了极具潜力的高效手段。笔者对林木分子育种研究的基因组学信息资源进行了进展综述和前景展望。近30年来,林木分子标记技术从早期的低通量方法发展到目前基于微阵列芯片和新一代测序的高通量技术,如测序分型、转录组测序、重测序、扩增子测序和外显子组测序等,并广泛用于连锁作图、关联分析和基因组选择等林木性状相关的DNA变异检测研究。随着2006年毛果杨基因组序列的发表,已有50余个树种完成了基因组测序。基于连锁作图和关联研究检测了林木10余个属生长、材性和抗逆及非木质产品品质等性状相关的大量基因组位点,主要趋势表现为:①表型广泛,涵盖经济性状、生理指标和代谢成分等;②标记数量成千上万甚至上百万,覆盖全基因组;③转录组和降解组等多组学的分子变异开始应用;④利用大群体以提高位点检测的精度;⑤重视环境的影响,大田试验设置多个地点,解析QTL与环境、年份的互作效应;⑥结合参考基因组序列和/或转录组差异表达基因进一步挖掘性状相关的候选基因,建立了桉属、松属和云杉属等主要造林树种的基因组选择模型。此外,积累了泛基因组、相关软件和算法、功能基因、基因组编辑技术及网站和数据库等其他信息资源。林木分子育种面临的挑战主要包括:①如何获得稳定性好的性状相关基因组位点和基因组选择(GS)模型;②缺乏自动化、无损和高通量的表型测定技术;③对大基因组的针叶树和一些多倍体树种,仍难获得高质量的基因组序列;④标记辅助选择增加了常规育种之外的费用,且存在不确定性;⑤多数树种的加速育种仍较困难。后基因组时代的林木分子育种将有效结合到常规育种程序中,显著促进遗传增益的提高。

林木分子标记研究及其在育种中的应用

林木分子标记研究主要包括林木遗传连锁图谱构建、比较基因组研究、数量性状位点定位、标记辅助选择、系统演化及群体遗传变异和多样性等内容。迄今已有近 2 0个树种构建了基因组遗传连锁图谱 ,少数树种进行了目标性状位点定位研究 ,定位了为数不多的与分子标记连锁的数量性状位点。林木分子标记已在育种策略制定、辅助选择育种、基因型鉴别 ,以及目的基因的分离和克隆等分子育种研究中广泛应用。