簸箕柳×三蕊柳种特异性KASP标记开发及种间杂交子代鉴别

【目的】开发簸箕柳和三蕊柳种特异性KASP引物,为开展簸箕柳和三蕊柳杂交选育速生、抗虫新种质的真实性鉴定提供参考。【方法】利用簸箕柳和三蕊柳重测序数据,开展全基因组SNP位点分析,筛选出种特异性的SNP位点并设计KASP引物,利用SeqHunter2检测设计引物在簸箕柳中的通用性,并利用簸箕柳和三蕊柳自然群体材料对合成的引物进行实验验证,筛选出簸箕柳和三蕊柳种特异性KASP引物,并对它们的杂交子代进行真实性鉴别。【结果】将三蕊柳和簸箕柳重测序的数据比对到三蕊柳基因组,共获得个6598144个SNPs。经过筛选,最终在簸箕柳中检测到674144个和三蕊柳相比为纯合突变的位点。从每条染色体上随机选取100个位点用于KASP引物设计,在1900个SNPs位点中,750个SNP位点可以成功设计出KASP引物。从每条染色体上选取2组,共选取38组引物,通过SeqHunter2检测得到11组引物在簸箕柳中是通用的。利用簸箕柳和三蕊柳自然群体DNA对合成的10组通用引物进行种内保守和种间差异性检测,获得4组在簸箕柳、三蕊柳和种间杂交子代中聚类明显的引物。引物Stri08_82809、Stri14_11602、Stri14_12274和Stri17_10731在簸箕柳自然群体中分别扩增出纯合G/G、T/T、A/A和T/T位点,在三蕊柳自然群体分别扩增出纯合A/A、C/C、G/G和C/C位点,而在真实杂交子代中分别扩增出G/A、T/C、A/G和T/C杂合位点。利用上述4组引物对簸箕柳×三蕊柳的杂交子代进行鉴定,发现在31个杂交子代中,29个个体扩增出杂合位点,说明同时遗传了2个亲本的特征位点,为真实的种间杂交子代。有2个个体扩增的位点为纯合且和母本相同,说明这2个子代为簸箕柳花粉污染的子代。【结论】本研究获得了簸箕柳和三蕊柳种间特异性KASP标记4组,可以准确快速的开展簸箕柳和三蕊柳种间杂交子代的真实性鉴别,为进一步簸箕柳和三蕊柳种间杂交及回交创制抗虫新品种提供了技术支持。

簸箕柳种内杂交F_1群体株高生长曲线的拟合

对簸箕柳F1杂交组合的450株子代在1 a内的苗高生长进行了测定,利用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy等3种非线性模型对其生长变化规律进行拟合及分析,结果显示,3种模型的拟合度(R2)均在0.98以上。Logistic和Gompertz模型的早期拟合值与实际值偏离较大,而Von Bertalanffy模型在整个测定时期其拟合值与实际值均很接近,拟合度可达0.994。由此可建立理想的统计模型来追踪簸箕柳F1苗高生长率的变化。

杞柳和簸箕柳候选杂交亲本SSR指纹分析

利用微卫星（SSR）分子标记技术对杞柳（Salix integra Thunb）和簸箕柳（snf如suchowensis Cheng）的杂交亲本进行DNA指纹图谱分析。从496对杨树（Populus）SSR标记中筛选出23对多态性较丰富的标记，共检测到101个等位基因位点．平均有效等位基因数为2．2199。引物ORNL_312、ORNL_308、ORNL_464在指纹图谱分析中的效率较高。利用16对核心引物的指纹组合可将所有78个杞柳和19个簸箕柳杂交亲本完全区分开来，并据此绘制了杞柳和簸箕柳杂交亲本的SSR-DNA指纹图谱，同时利用9、5和7对引物分别构建了杞柳1～27、杞柳28～78及19个簸箕柳的指纹图谱。

基于SSR和SRAP标记的簸箕柳×绵毛柳遗传框架图

以簸箕柳×绵毛柳的F1代为作图群体,构建1份柳树遗传连锁框架图,该图谱包含117个标记(56个SSR,54个SRAP,5个SCAR和2个性别标记),图谱总图距为1631.4cM,标记间平均图距为14.1cM。估算柳树基因组的大小为2261.39cM,总的图谱覆盖率为72.14%。2个性别标记Sex-F和Sex-M被定位于该图谱第1和第17连锁群上,在第1连锁群上存在与雌性性别共分离的标记位点SCAR_AE08-780-5。通过基因组图谱初步比较研究发现,柳树框架图与毛果杨全基因组之间共有46个同源标记、15个同源连锁群,80.95%的同源标记具有共线性,这说明杨柳科基因组在进化过程中具有较高的保守性。

簸箕柳AP3同源基因SsMADS的克隆与特性分析

用cDNA末端快速扩增(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)方法从簸箕柳雄花序中克隆了一个AP3同源基因的cDNA,长826 bp,包括完整的编码区、5′-UTR和3′-UTR,并将其相应的基因命名为SsMADS。该基因由7个外显子和6个内含子组成,编码区长723 bp,编码241个氨基酸,其N-端具有典型的MADS保守结构域。序列分析表明,SsMADS编码的氨基酸序列与毛果杨(Populus trichocarp)AP3同源蛋白有95.7%相似性,与其他几种柳属植物的AP3同源蛋白相似性达96.1%～99.6%。实时定量RT-PCR表明,SsMADS在叶、茎和根中表达量极低,在花序中表达量较高,并且其表达量在花器官的早中期发育阶段逐步提高,说明该基因在簸箕柳花器官的发育中起作用。

簸箕柳F_1杂交群体木材材性与生长性状相关性分析

为分析簸箕柳木材材性与生长性状的相关性,我们以簸箕柳F1杂交群体为材料,对107个子代的地径、苗高、生物量大小进行了野外调查,测定了其木材基本密度,木材纤维素、半纤维素及木质素含量,统计结果表明:木材纤维素平均含量为53.32%,变异范围为47.91%~56.69%;木质素平均含量为14.25%,变异范围为12.28%~16.43%;半纤维素平均含量为19.71%,变异范围为16.52%~23.10%;木材基本密度为0.391 5 g·cm^(-3),变异范围为0.241 6 g·cm^(-3)~0.504 4 g·cm^(-3)。此外,杂交群体的平均地径为11.43 mm,变异范围为7.64 mm^15.88 mm;平均苗高227.05 cm,变异范围为136 cm^292 cm;平均生物量155.56 g,变异范围为39.16 g^310.34 g。线性相关分析结果表明,簸箕柳杂交F_1代个体生长性状间存在极显著正相关性,但木材材性与生长性状间无明显相关性,在良种选育时可进行单独选择;簸箕柳木材基本密度与纤维素含量呈极显著正相关,可选育密度与纤维素含量都很高的优质植株。

簸箕柳组织培养初步研究

对簸箕柳组织培养技术进行了初步探索．结果表明：以簸箕柳嫩枝条为外植体，消毒以70％（体积分数）乙醇30-40s＋0．1％（质量分数）HgCl2 4-5min为宜；用White为基本培养基，激素组合以6-BA1．0mg·L^-1＋NAA 0．01mg·L^-1。诱导腋芽效果最好；BA对腋芽的诱导率有显著影响，回归方程为Y=29．806＋126．517X-64．522X^2；基本培养基对丛生芽的诱导无明显影响；不加激素的White和B5培养基均可诱导无菌苗生根．

簸箕柳材性性状株内纵向变异的趋势分析

以簸箕柳为对象,对其木材基本密度,木材纤维素、半纤维素及木质素含量在树干不同高度上的变化趋势进行了研究。结果表明：6株样本木材的基本密度为0.331 2～0.385 4 g/cm^3,且在个体内都呈现随着树干高度的增加逐渐降低的趋势;样本木材的纤维素、木质素及半纤维素含量的变化范围分别为48.69%～56.89%、12.58%～16.42%、19.83%～23.76%,纤维素含量及半纤维素含量在不同个体内由根部到梢部均逐渐降低,木质素含量则表现出两头高、中间低的趋势,并且最高值出现在梢部。方差分析表明,尽管不同个体间木材化学成分含量和基本密度都存在显著差异（达1%极显著性水平）,但这些性状在不同植株内沿树干高度的变异均未达显著水平。

簸箕柳F_1杂交群体材性性状表型变异的研究

以簸箕柳F1杂交群体为材料,对132个子代的木材基本密度,木材纤维素、半纤维素及木素含量进行了测定,并对所得数据进行了统计分析。研究结果表明：木材的纤维素平均含量为53.19%,变异范围为47.91%～57.00%;木质素平均含量为14.20%,变异范围为12.28%～16.43%,半纤维素的平均含量为19.80%,变异范围为16.52%～23.76%,木材基本密度为0.392 6 g/cm3,变异范围为0.241 6 g/cm3～0.504 4 g/cm3。结果显示上述性状在杂交子代中有较大的变异幅度。对上述性状的表型值进行Anderson-Darling正态分布检验,并利用BOX-COX公式对不符合正态分布的表型性状进行了正态转换。结果显示,所有性状表型值均符合或可以转换为正态分布,可以作为典型的数量性状做进一步的数量性状遗传位点定位分析。另外,研究结果还显示簸箕柳木材中,半纤维素含量与纤维素及木质素含量之间呈极显著负相关;木材基本密度与纤维素含量呈极显著正相关,而与半纤维素含量呈显著负相关。

簸箕柳AP2/ERF家族基因的全基因组分析

为了研究簸箕柳AP2/ERF转录因子家族的成员和分类,及后续深入探究其在簸箕柳生长发育过程中的功能,本文基于簸箕柳基因组数据,利用生物信息学技术和方法,对簸箕柳的AP2/ERF家族基因进行鉴定、分类及染色体定位,并对其理化性质、基因结构、保守结构域、表达模式等进行分析.结果表明,簸箕柳含有178个AP2/ERF家族基因,并根据AP2/ERF保守域的数量与拟南芥AP2/ERF家族基因的进化关系将其划分成AP2、ERF、RAV和Soloist亚家族4类.此外组织表达模式分析结果显示,簸箕柳AP2/ERF家族基因的表达具有明显的组织特异性,且在leaf、root、shoot、flower中表达较强,在其他组织中表达较弱.

簸箕柳R2R3-MYB转录因子家族全基因组分析

为研究簸箕柳中R2R3-MYB转录因子家族成员的分类和进化,以及在抗重力刺激中可能具有的功能,本研究使用全基因组鉴定策略和其它生物信息学手段对簸箕柳相关家族成员进行详细的分析.结果表明,在簸箕柳中共鉴定出158个R2R3-MYB蛋白,这些成员进一步被分为23个亚组.基因结构和基序组成分析表明,在同一亚组中的基因通常具有相似的内含子-外显子结构和相似的基序组成,进一步支持了系统发育分析的结果.通过共线性分析了Ss MYB家族的进化,85对Ss MYB基因被预测来自串联或者片段复制事件,这在Ss MYB家族的扩展中起着重要作用.此外,本研究利用RNA-seq数据分析重力刺激下Ss MYB基因的表达情况,筛选出20个潜在的MYB抗重力刺激蛋白.

南京地区簸箕柳雌、雄花序建成动态观察

【目的】柳树雌株性成熟后会产生严重的飞絮污染,阐明其性别分化的分子机制是控制飞絮污染的关键。研究柳树雌、雄花芽分化以及花序建成的关键时期,为性别分化分子调控机理研究奠定基础。【方法】以木本植物簸箕柳(Salix suchowensis)雌株和雄株花芽及花序为材料,从当年6月至翌年2月分别在17个时间点采集样品,利用石蜡切片技术对其雌、雄花芽分化及花序建成过程进行观察,分析不同发育阶段的相关特征。【结果】簸箕柳花序建成初期为6月中旬至7月初,小花原基分化期在7月中旬至8月下旬,雌、雄蕊分化期在9月上旬至11月初,11月中旬至翌年2月初雌雄花序进入休眠期,翌年2月中旬至3月为大小孢子发生及雌雄配子体发育期,随后雌雄花序开放。研究表明,花序外观形态变化与内部解剖结构变化之间具有一定的相关性。【结论】簸箕柳雌、雄花均为单性花。花序生长趋势总体呈“S”形上升趋势,在整个发育过程中,雄花序比雌花序外形稍大。簸箕柳花序外观形态可以用于判断花发育的关键时期。研究结果为全面了解簸箕柳花芽分化以及花序建成的完整过程提供了详细信息,为进一步阐明不同关键发育阶段的分子调控机制奠定了基础。

簸箕柳SPL基因家族分析

【目的】确定SPL基因家族在不同物种之间的选择性保留和丢失情况,为后续研究被子植物花发育提供参考。【方法】通过在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、毛果杨(Populus trichocarpa)、簸箕柳(Salix suchowensis)、葡萄(Vitis vinifera)、番木瓜(Carica papaya)、水稻(Oryza sativa)6种被子植物基因组中查找SPL结构域,寻找6个物种的SPL同源序列。对所找到的SPL序列进行BLASTN比对鉴定同源基因类型。使用自编Perl脚本结合K_aK_s_Calculator计算SPL同源基因的非同义突变(K_a)以及同义突变(K_s)值,采用共线性分析确定该基因家族的复制和扩张方式。【结果】在6种被子植物基因组中,共发现120个SPL基因。根据种内和种间旁系同源、直系同源基因以及这些同源基因选择压的计算显示:杨柳科SPL同源基因最多,共有旁系同源基因24对,直系同源基因50对;番木瓜没有旁系同源基因。6个物种中,木本植物比草本植物直系同源基因更多,双子叶植物比单子叶植物直系同源基因更多;所有旁系同源和直系同源基因的K_a/K_s值均小于1。系统发育树的分析结果与基因同源性分析基本吻合,证明了这两种分析方法具有较高的可靠性。此次研究选取了簸箕柳同一植株上开花和不开花的枝条进行了转录组测序分析,差异表达分析发现了1个SPL基因(willow_GLEAN_10025160)在两种枝条的转录组中表达差异显著(P≤0.01),其在开花枝条中的表达量显著高于未开花枝条,该基因被选为SPL基因家族中参与簸箕柳开花调控的候选基因。【结论】通过对6个物种SPL基因家族的分析,发现6个物种中所有直系同源和旁系同源基因都经历了纯化选择(K_a/K_s<1),基因功能保守。这6个物种除了经历过全基因组复制事件,还发生过大规模的基因丢失或者通过其他方式产生的基因扩张,阐明了它们在进化历史上的复制事件及SPL基因在不同物种中的选择性保留与丢失情况,为进一步研究其在调控簸箕柳开花中的作用提供了有力证据。

基于比较基因组学的簸箕柳DNA模体预测

以已完成全基因组测序及组装的模式生物拟南芥和具有很高研究价值的园艺植物柳树(Salix)的全基因组测序为数据源,采用基于位置的基因序列匹配方法,研究了新测序物种簸箕柳(Salix suchowensis)的DNA模体序列,以期为进一步了解柳树乃至林木的基因调控网络提供参考依据。结果表明:此次预测的结果与手工验证的部分簸箕柳的DNA模体一致,该研究发布的基于簸箕柳全基因组的DNA模体预测结果对于杨柳科植物的研究具有重要的意义。

簸箕柳组培再生体系的建立

【目的】建立簸箕柳组培再生体系,为在簸箕柳中开展功能基因组研究奠定基础。【方法】分别以簸箕柳带腋芽茎段和种子为外植体,比较不同消毒方法、基本培养基类型、光照条件及植物生长调节剂等因素对不同外植体脱分化和再分化能力的影响。【结果】簸箕柳组培基本培养基成分以MS+蔗糖(30 g/L)+Phytagel (植物凝胶)(4.4 g/L)为宜。以幼嫩茎段为外植体,最佳消毒方法为70%(体积分数)酒精处理30 s+20%(质量分数)的次氯酸钠处理10 min,适宜诱导腋芽的生长调节剂组合为6-BA(1 mg/L)+NAA (0.01 mg/L),丛生芽继代增殖的适宜生长调节剂配比为6-BA (0.5 mg/L)+NAA (0.05 mg/L),适宜腋芽生根的生长调节剂组合为IBA (0.2 mg/L)+NAA (0.03 mg/L)。以种子为外植体,最佳消毒方法为70%(体积分数)酒精处理10 s+20%(质量分数)的次氯酸钠处理2 min,光照条件下诱导愈伤组织的生长调节剂配比为6-BA (0.5 mg/L)+NAA (0.3 mg/L),并利用6-BA (0.5 mg/L)+NAA (0.5 mg/L)和6-BA (0.5 mg/L)+NAA (0.8 mg/L)两种组合方式交替使用进行愈伤组织的继代培养;愈伤组织分化成芽的生长调节剂配比为6-BA (0.5 mg/L)+TDZ (0.2 mg/L),生根培养基只需添加NAA (0.01 mg/L)。【结论】以茎段和种子作为外植体,通过不同的再生途径,均可以建立簸箕柳组织培养再生体系。

宁夏海原县西华山柳沟—簸箕掌地区地球化学特征分析及成矿远景研究

通过开展宁夏海原县柳沟—簸箕掌地区1∶50000水系沉积物测量工作,获取了大量地球化学数据,对数据进行马氏距离处理,做综合地球化学图,排除了以往由于地层高背景单一因素引起的异常,最终圈定了HS-3、HS-1两处面积相对较大、成矿条件有利的综合异常。通过对两处综合异常进行详细剖析并结合异常查证结果,分析评价了柳沟—簸箕掌地区的成矿潜力,并确定金、铜成矿有利地层。

浙江柳属植物增补

报道了在对浙江柳属SalixL.的分类研究过程中的新发现:1)红皮柳S.sinopurpurea C.Wang et C.Y.Yang和百里柳S.baileyi C.K.Schneid.2个浙江新记录种.2)首次描述了百里柳的雄花序形态及花的结构特征,并讨论其归组问题.3)明确了簸箕柳S.suchowensis Cheng ex G.Zhu在浙江的分布信息.4)根据枝、叶特征编制了适合野外分类鉴定的相近种分种检索表.

柳倭蚜药剂防治筛选试验

柳倭蚜是簸箕柳的一大害虫,被害柳条林,亩产值可降低100—600元。经过对11种农药的防治筛选,认为呋喃丹每亩用量6斤效果最佳,死亡率可达99.4%,而且持效期长;再就是灭扫利4000倍液,死亡率为98.5%;其次是1605微胶囊和甲基1605,死亡率是96.2%和94.8%;石硫合剂3B°液,死亡率为90.6%,对天敌比其它农药安全。

华中柳的栽培利用

华中柳又名簸箕柳,属杨柳科丛生落叶多年生灌木,原产于神农架北缘海拔1600米的黑山水湖中,经十多年的培育驯化,目前已在湖北房县、襄阳、荆门、武汉等地荒地、岗地、河边栽培,利用其枝条编制用具,产品俏销国内和国际市场,如襄阳县程河镇尚庄农民尚明定,从1987年开始从事柳编,至1993年,