转BpGLK裂叶桦叶色及生长变异分析

通过研究转BpGLK(Bpev01.c0167.g0013.m0001)裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)生长期内的叶色变异规律,探讨BpGLK抑制表达使植株叶绿素含量降低是否对植株生长产生影响。以2年生的转BpGLK裂叶桦为试验材料,检测外源基因的稳定性及相对表达量,测定叶色参数、叶绿素相对含量及叶绿素含量,分析叶色相关参数的时序变化规律及生长特性。结果显示,外源基因稳定存在于2年生转基因株系的基因组中,且GLK表达量显著下调(P<0.05);在整个生长期内,RE1~5株系的叶色亮度及叶片黄色程度均显著高于WT株系(P<0.05),叶绿素相对含量、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均低于或显著低于WT株系(P<0.05),但叶绿素a与叶绿素b的比值高于或显著高于WT株系(P<0.05)。转基因株系的苗高生长没有受到显著影响,其中RE4和RE5株系的以上性状均优于其他株系,是后续园林造景推广应用的首选株系。

裂叶桦和欧洲白桦叶片形态特征及相关基因表达特性比较

为了探寻欧洲白桦变种裂叶桦的叶缘分裂机制。以2种桦树为研究对象,在叶片形态特征和解剖特征观测的基础上,进行了顶芽及叶片叶尖、裂片及凹缺等不同组织部位相关基因表达定量分析、内源激素IAA含量测定以及IAA活体标记的GUS染色分析。结果表明,裂叶桦叶片两侧叶缘自叶基到叶尖分裂出由大到小3~4个裂片,叶背面的叶脉呈明显的管状隆起,叶宽、平均二级脉间距、主脉横切面积等分别较欧洲白桦大了21.12%、12.64%、21.46%。BpmiR164s及靶基因的组织表达特性分析结果证明,BpmiR164-2及靶基因BpCUC2与裂片的形成关系密切,是裂叶性状产生的主要调控基因。生长素输出载体BpPINs基因的组织表达特性分析结果证明,6个基因中只有BpPIN2和BpPIN5在裂叶桦的叶尖、裂片及顶芽等组织器官中呈现上调表达。内源激素IAA的活体标记发现,在顶芽、幼叶中IAA的含量较高,而在叶片中,叶尖、叶齿及裂片处是激素的高表达部位,利用液相色谱—质谱联用仪(LC-MS)对2种桦树的上述不同组织部位的生长素测定也证明了激素的上述分布特点。综合上述,裂叶桦裂片产生是激素在叶脉、叶缘的极性运输及相关基因调控的结果。

紫叶桦与裂叶桦杂交子代的种子活力及叶片性状分离

[目的]为了研究紫叶桦和裂叶桦叶片目标性状的显隐性以及基因型,筛选优良杂交组合,为种子园营建奠定基础。[方法]本试验以紫叶桦、裂叶桦以及白桦和欧洲白桦为杂交亲本,分别设计了不同杂交组合进行杂交制种。针对各杂交组合的种子千粒质量、种子活力以及杂种子代的生长量等进行差异显著性分析。研究各组合子代叶片目标性状的分离比例及规律,采用X^2法对该分离比例进行可靠性检测,进而验证亲本基因型的推测。[结果]分析表明,杂交组合间种子千粒质量、发芽率、发芽势、发芽指数及苗高、地径等性状的差异均达极显著(P<0.01),紫叶桦的杂种种子千粒质量及活力性状的变异系数较高,达到66%~78%,其它性状及裂叶桦的杂种子代各性状变异系数为19%~47%,各性状的广义遗传力均在76%以上。综合种子千粒质量、种子活力、苗木生长以及叶片目标性状分离情况,选出LCK×Z1、Z4×1-28和LY×LCK3个优良杂交亲本组合。根据紫叶桦的杂种子代全部呈现紫叶与绿叶2种类型,确定其为杂合基因型,紫叶为显性性状;又依据其子代紫叶与绿叶比例的9∶7、1∶1、1∶3、3∶5四种类型,确认紫叶由2对基因控制,属于互补作用,基因型为P_B_。根据裂叶桦的多个杂交组合中,仅与来自同一家系正常叶的半同胞个体(LCK)杂交才产生裂叶子代的现象,确定裂叶为隐性性状,该子代中裂叶与正常叶的分离比例为1∶3,推断该性状也为2对基因控制,属于叠加效应,裂叶桦的基因型为ddbb。卡方检验结果支持上述基因型及表型的推测。[结论]本研究确定紫叶性状为显性、裂叶性状为隐性,紫叶桦和裂叶桦的基因型分别为P_B_、ddbb,选出LCK×Z1、Z4×1-28和LY×LCK分别为紫叶桦和裂叶桦种子园营建时的优良杂交亲本组合。

基于转录组测序的关联分析定位裂叶桦叶形调控基因

【目的】针对调控裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)叶形的基因进行初步定位,筛选并注释可能的候选基因,为后续的验证实验和机理研究奠定基础。【方法】以来自1株裂叶桦母树的24株子代个体为试验材料,其包括了正常叶、浅裂叶、深裂叶等类型,扫描每单株的5个叶片,使用衡量叶片不规则度的指标计算每株个体的叶形不规则度,分析个体之间的差异显著性,测定每单株RNA-Seq数据,分析其中的SNP/InDel信息,并结合叶片不规则度进行关联分析,划定关联区。根据RNA-Seq数据分析实验材料全基因组的基因表达量,计算基因差异显著性,继而挑选出关联区中的差异基因。将关联区中受关联性SNP影响的基因和差异表达的基因作为候选基因,使用在线数据库进行基因功能注释。【结果】试验群体叶形不规则度的变异系数达60.51%,满足关联分析的需求。对实验群体全基因组中1367359个SNP/InDel标记的关联分析结果显示,裂叶桦叶形调控基因所在的关联区长9.18 MbP,包含400个基因,关联区内61个关联性SNP影响了17个基因的编码。基因表达量分析结果显示,关联区中有25个基因在不同叶形桦树之间存在极显著差异(P<0.01)。对上述候选基因进行功能注释,根据注释结果,预测其中3个转录因子和1个生长素转运蛋白可能是调控裂叶桦叶形的关键基因。【结论】调控裂叶桦叶片分裂性状的基因定位在7号染色体7466344—16651477的区间,包含候选基因40个。根据基因注释结果,建议后续研究重点针对其中3个转录因子和1个生长素外排体基因开展。

BpGLK1基因干扰表达对裂叶桦叶色及生长的影响

【目的】为培育更多的彩叶树种,以满足人们对城市园林绿化美景的追求,采用分子设计育种手段创制黄叶裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)。【方法】以裂叶桦茎段为材料,通过农杆菌介导法将前期构建的35S::BpGLK1-RNAi载体导入其基因组中,进而对获得的抗性转基因株系进行DNA水平及mRNA的检测,同时测定裂叶桦BpGLK1干扰表达株系的叶色、光合色素及光合参数、株高生长、基因表达特性。【结果】实验共获得8个抗除草剂再生转化株系,分子检测表明,BpGLK1干扰序列分别整合于8个转基因株系基因组中,且这些转基因株系中的BpGLK1相对表达量均呈下调表达。对移栽田间的1年生转基因株系叶色、叶色参数和叶绿素相对含量调查发现,8个转基因株系中RE1—RE5为黄叶株系,RE6—RE8为绿叶株系;相对于WT及绿叶株系,黄叶株系叶色参数L^(*)及b^(*)显著升高,叶绿素a及叶绿素b含量降低,但叶绿素a与b的比值呈上升趋势。转基因株系与野生型(WT)株系相比净光合速率(Pn)没有显著差异。株高分析显示,4个转基因株系显著高于WT株系;3个株系与WT株系差异不显著。基于RNA-Seq找到的显著下调的差异基因BpCOL、BpLCHⅡ、BpPDS和BpFKBP的qRT-PCR分析显示,上述4个基因在RE1—RE3中均呈显著下调表达趋势。【结论】导入的GLK1干扰靶序列能够降低转基因裂叶桦BpGLK1基因表达量,并获得了在园林绿化中具有潜在应用价值的黄叶裂叶桦。

裂叶垂枝桦组织培养与植株再生

目的]建立裂叶垂枝桦组织培养离体繁殖再生体系。[方法]以裂叶垂枝桦带腋芽或顶芽的茎段为试材,经过外植体消毒、初代培养、继代培养、增殖培养、生根培养,最后获得再生植株,并对裂叶垂枝桦组培快繁影响因素进行分析。[结果]表明:裂叶垂枝桦幼嫩茎段离体培养最适培养基和激素组合为:MS+0.5 mg·L^(-1)6-BA+0.05 mg·L^(-1)NAA+0.2 mg·L^(-1)GA_3+20 g·L^(-1)蔗糖+6 g·L^(-1)琼脂;最适生根培养基为:1/2MS+0.1 mg·L^(-1)NAA+20g·L^(-1)蔗糖+6 g·L^(-1)琼脂。将生根的无菌苗移植至草炭土和细沙比例3∶1的已灭菌的基质中,15 d后,组培苗生长健壮,成活率达到80%以上。[结论]采用组织培养技术对裂叶垂枝桦进行离体快繁,建立了离体快繁再生体系,为裂叶垂枝桦良种选育奠定了研究基础。

裂叶垂枝桦硬枝扦插技术探讨

裂叶垂枝桦(Betula pendula Roth)金缕梅亚纲、壳斗目、桦木科、桦木属,乔木,原产于欧洲和亚洲的部分地区,木质坚实,可做细工、家具等用材,且外形美观可用作园区绿化。1988年辽宁省实验林场开始裂叶垂枝桦引种试验,现已累计育苗100万株以上。目前,已经在辽宁省内以及吉林、河北、山西等省部分地区栽植。

辽宁省裂叶垂枝桦适宜栽培区研究初报

通过在辽宁全境设立12处栽培试验区对裂叶垂枝桦的适应性进行研究,结果表明:该树种适应性较强,在辽宁全境均能正常生长发育,并且可以作为矿区复垦的栽培树种。

裂叶垂枝桦嫩枝扦插育苗技术

裂叶垂枝桦是垂枝桦的垂变裂叶种,树皮雪白,枝条柔软,树形优美,是园林绿化的优良品种。文章介绍了裂叶垂枝桦采穗圃营建和嫩枝扦插技术,为裂叶垂枝桦的繁殖提供新的途径。

裂叶垂枝桦播种育苗技术

为探讨裂叶垂枝桦的播种育苗技术,进行了种子催芽和不同土壤质地育苗试验,结果表明,最佳催芽方法为露天混雪埋藏与露天混沙埋藏,适宜裂叶垂枝桦育苗土壤质地为沙壤,中壤次之,粘土不适宜裂叶垂枝桦育苗。

裂叶垂枝桦的引种与栽培繁殖技术探讨

阐述了裂叶垂枝桦的引种方法、形态特征及抗逆特性,同时对子代的生长表现及栽培繁殖技术等进行了详细探讨。以期选育出优质的林木良种,为辽宁省的造林绿化提供好的树种资源。

裂叶垂枝桦茎段诱导影响因素分析

本研究以裂叶垂枝桦木质化、未木质化茎段为外植体,对取材时期、消毒时间、激素浓度及外植体类型等影响因素进行了系统的研究。结果表明:4月中旬为裂叶垂枝桦外植体取材的最佳时期;选用0.1%Hg Cl2为消毒试剂,裂叶垂枝桦木质化茎段最佳消毒时间为10 min,幼嫩茎段最佳消毒时间为3 min;裂叶垂枝桦幼嫩茎段诱导最适培养基和激素浓度配比为:MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+0.2 mg/L GA_3+6 g/L琼脂+20 g/L蔗糖,其分化率可达83.3%;木质化茎段离体诱导最适培养基和激素浓度配比为:MS+0.2 mg/L6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L GA_3+6 g/L琼脂+20 g/L蔗糖,分化率可达73.3%。