白杨派杂种无性系植株早期性状变异与选择研究

以30个白杨杂种无性系为材料,测定树高、胸径、树形、叶片、树皮特性等17个指标。方差分析与遗传参数计算结果表明,白杨杂种无性系各指标差异极显著(P<0.001),各指标表型变异系数变化范围为15.63%～57.50%,遗传变异系数变化范围为8.99%～52.57%,重复力高(0.7734～0.9848)。说明白杨杂种无性系各性状存在广泛变异,且这种变异受较强的遗传因素控制。表型相关结果表明,白杨杂种无性系树高、地径、胸径、单株材积和冠幅之间均达显著相关水平,遗传相关系数接近表型相关系数。主成分分析结果显示,白杨杂种无性系14个性状前3个主成分的累积贡献率为84.93%,其中第1主成分为生长量等性状,第2主成分为干形等性状,第3主成分为叶片性状。利用综合评定法对无性系进行评价,当入选率为10%时,无性系BL204、BL206和BL207入选,入选无性系树高、地径、胸径和单株材积的遗传增益分别为27.41%、31.73%、32.90%和102.37%。这些分析结果为下一步选育优良无性系提供了重要的信息和依据。

双抗虫基因对三倍体毛白杨的转化和抗虫性表达

建立三倍体毛白杨叶片再生体系,用部分改造BtCry1Ac基因与慈菇蛋白酶抑制剂（API）基因构建的双抗虫基因表达载体,通过农杆菌介导法转化三倍体毛白杨无性系,在含卡那霉素50 mg·L-1的分化培养基上诱导产生不定芽的叶片占18%,在生根培养基上对转基因植株做进一步筛选,获得50个转化再生株系.PCR检测表明：80%的植株呈现阳性反应,部分株系进行Southern Blot检测,证明外源基因已经插入杨树基因组中.用Bt毒蛋白抗血清进行ELSA检测,结果表明：7个转基因株系都有Bt杀虫蛋白表达,表达量最高的株系约占叶总可溶性蛋白的0.016 1%.用经分子生物学检测的28个转基因株系叶片进行舞毒蛾和杨扇舟蛾幼虫饲虫试验,结果表明：不同株系幼虫杀死率明显不同,有39.3%的株系对舞毒蛾和杨扇舟蛾幼虫的致死率在80%以上;25.0%的株系对两种害虫的幼虫死亡率均在60%～80%之间;另有35.7%的株系幼虫死亡率在50%以下,有些株系基本未表现出抗虫性.同时具高抗虫性的转基因株系能够明显抑制存活幼虫的生长和发育.

白杨双交杂种无性系抗旱性鉴定指标分析

以白杨双交杂种无性系为材料 ,在水分胁迫条件下 ,对无性系生理和生长差异进行研究的基础上 ,建立了抗旱性筛选的指标体系 ,对无性系进行了抗旱性鉴定 ,并对代表干旱适应能力指标及抗旱生产力指标进行了比较分析 ,筛选出了叶片失水率、渗透调节能力、蒸腾速率、净光合速率、苗高和单叶面积 6项指标 。

水分胁迫下白杨派双交无性系主要生理过程研究

以白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料，在４种水分胁迫条件下对各无性系生理和生长指标进行分析。结果表明，土壤干旱胁迫对无性系净光合速率（Ｐｎ）、蒸腾速率（Ｔｒ）、气孔导度（Ｇｓ）、叶温与气温差（Ｌｔ）、细胞间ＣＯ２浓度（Ｃｉ）等生理指标均产生显著影响。不同指标对水分胁迫的敏感性不同，无性系间在各项生理指标值及随水分胁迫发展而下降幅度均存在着显著差异。不同水分胁迫条件，影响Ｐｎ的主导因子不同，充足供水时，Ｃｉ是限制Ｐｎ的主导因子，随着水分胁迫的发展，各因子对Ｐｎ的影响均不明显，但供水量继续下降到４０％时Ｇｓ和Ｃｉ成为限制Ｐｎ的主导因子。

转抗虫基因三倍体毛白杨植株体内农杆菌残存与逃逸

用部分改造的BtCry1Ac基因与慈菇蛋白酶抑制剂(API-A)基因构建的双抗虫基因表达载体,通过农杆菌介导法对三倍体毛白杨进行了转化,对转化后植株体内残存农杆菌在继代培养和移栽过程中进行了跟踪检测。结果表明:通过对转化再生植株的分子生物学检测,42个株系中,33个株系为阳性,阳性率达到80%;用Bt毒蛋白抗血清进行ELSA检测结果表明,7个转基因株系都有Bt杀虫蛋白表达;基因转化后,可采用附加50 mg/L卡那霉素,300 mg/L羧青霉素的筛选培养基消除细菌并进行抗性芽筛选。对28个转基因株系叶片、茎段和根段在含有卡那霉素50 mg/L YEB培养基上进行细菌培养,通过在T-DNA区、质粒Vir区和农杆菌基因组设计引物,进行PCR检测,证明有3个株系(333、7、5号)检测到残存工程农杆菌,并在组培瓶中存活24个月。将带菌的3个株系组培苗移栽到花盆中,室内培养1个月后,在33号株系根际土壤中检测到了目的农杆菌。

三倍体白杨杂种无性系的纤维性状遗传变异研究

以5年生三倍体白杨杂种无性系测定林为研究对象,对三倍体白杨杂种无性系纤维性状的遗传变异及其与生长性状间的相关性进行了研究。结果表明,不同无性系的纤维长度、纤维宽度、纤维粗度及长宽比的差异显著。三倍体白杨杂种无性系的平均纤维长度、平均纤维宽度、平均长宽比以及平均纤维粗度分别为(0.818±0.033)mm、(25.3±0.71)μm、(32.3±1.4)、(112.2±7.4)μg·m-1,比对照毛白杨无性系1319分别提高20.6%、14.0%、5.5%、28.2%。三倍体白杨杂种无性系纤维长度、纤维宽度、长宽比以及纤维粗度的重复力分别为0.89、0.88、0.57、0.87。生长性状与纤维长度、长宽比间呈显著的正相关,而与纤维宽度、纤维粗度呈不显著的正相关,表明选择生长量大的三倍体白杨杂种无性系,可以显著提高其纤维长度和长宽比,而不会显著改变其纤维宽度以及纤维粗度。

造林密度对白杨杂种无性系初期生长性状的影响

在河北威县毛白杨繁育基地,采用完全随机区组试验研究不同造林密度(2500、1667、1111、833、625、500、417株/hm2)对5年生毛白杨杂种无性系S86生长及产量性状的影响,探讨造林密度对生长性状的作用规律。结果表明:造林后4年,造林密度对林分胸径、立木单株材积的影响效用突显出来并达极显著水平,对树高生长的影响仅在造林当年显著,对蓄积量的影响在前5年内的各年均呈显著水平;造林密度与胸径、单株材积的生长存在极显著负相关关系,与蓄积量的生长呈极显著正相关,与树高生长呈显著负相关。造林密度对生长指标连年生长量的影响与造林密度和生长指标有关,一般造林密度超过1111株/hm2时,连年生长量峰值出现较早,速生期持续期较短,低密度林分连年生长量峰值出现较晚;培育短周期S86无性系工业用材林,在造林后2～4年内是林分的快速生长期。

三倍体白杨杂种无性系木材的基本密度与化学成分变异

以河南省郑州市的5年生三倍体白杨杂种无性系测定林为研究对象,对三倍体白杨杂种无性系木材基本密度和化学成分遗传变异、生长性状与木材基本密度以及化学成分间的相关性进行了研究。结果表明,无性系对木材基本密度、苯醇抽出物质量分数、木质素质量分数及综纤维素质量分数的影响均达到了极显著水平。三倍体白杨杂种无性系的平均木材基本密度、平均苯醇抽出物质量分数及平均木质素质量分数分别为325.0 kg/m3、2.13%、19.14%,比对照毛白杨无性系1319分别低10.1%、14.8%、21.7%;平均综纤维素质量分数为83.85%,比对照毛白杨无性系1319高1.3%。木材基本密度和苯醇抽出物、木质素、综纤维素质量分数的重复力分别为0.90、0.71、0.96、0.86。生长性状与木质素质量分数间呈显著的负相关,胸径、材积与综纤维素质量分数呈显著正相关。生长性状与木材基本密度间呈微弱正相关,表明对三倍体白杨杂种无性系进行生长量选择时,木材密度不会显著改变。

白杨杂种无性系苗期生长与水分交互作用

以白杨双交杂种无性系为材料 ,在水分胁迫条件下 ,对无性系苗高和生物量生长进行了研究 ,并分析了无性系苗高和生物量生长与水分的交互作用。结果表明 ,水分胁迫对苗高和生物量生长产生影响 ,在供水量降低至 60 %时 ,苗高和生物量生长开始受到明显抑制 ,到供水量为 40 %时 ,生长受到严重抑制 ,但抑制的程度因无性系不同而有差异。各无性系的主效应、水分效应和基因型与水分互作效应间均存在显著差异 ,在水分胁迫下 ,各无性系生产力和对水分的适应能力不同。

‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’叶片再生体系的建立

为了解决白杨杂种三倍体‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’无性繁殖困难问题,以白杨杂种三倍体‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’的半木质化嫩枝为材料,对外植体消毒方法以及不同激素组合对叶片诱导不定芽的效果进行研究。结果表明:(1)‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’启动培养最佳的消毒处理方法为20%浓度的84消毒液处理20 min;(2)激素6-BA以及TDZ对‘北林雄株1号’叶片不定芽再生率以及再生系数的影响显著,NAA对叶片不定芽再生率影响不显著,对再生系数的影响极显著,筛选出‘北林雄株1号’叶片再生的适宜培养基为MS+0.2 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.005 mg/L TDZ;(3)激素6-BA、NAA以及ZT对‘北林雄株2号’叶片再生率和再生系数的影响均达到了显著水平,筛选出‘北林雄株2号’叶片再生的适宜培养基为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+1.2 mg/L ZT。‘北林雄株1号’与‘北林雄株2号’高效叶片再生技术体系建立,为该品种的规模化无性繁殖以及后续的基因工程育种等研究提供了技术基础。

白杨无性系秋季水分参数与冬季抗寒性指标关系研究

选用7个白杨杂种无性系1年生苗为材料,采用P-V技术于秋季落叶前测定各无性系枝叶水分参数Ψ0π、Ψ1π00、RWC0、ROWC0、mεax,并于冬季不同时期测定了各无性系相对电导率、钾离子渗漏率、SOD酶活性和POD酶活性的动态变化,对无性系抗寒性进行了综合评定。无性系各项生理指标存在一定变化模式,相对电导率、钾离子渗漏率在12月份降至最低,以后逐步提高,无性系间在2月份变异最大;SOD酶活性和POD酶活性在各时期无性系间差异均较大;无性系抗寒能力评价结果表明,从落叶开始,抗寒能力逐渐提高,12月至翌年1月达到最大,2月份又迅速下降,此时无性系间抗寒能力差异也达到最大。将水分参数与抗寒性指标进行相关分析表明,大部分水分参数与冬季不同时期的抗寒性指标存在不同程度的相关性,特别是与春季指标相关更加显著,其中Ψ0π是相关性最为显著的指标,Ψ1π00相关不明显。

白杨双交无性系抗旱性鉴定研究

以20个白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料，研究了无性系叶片抗脱水能力，叶片渗透调节能力，水分胁迫下的生长和生理表现，并对无性系抗旱能力进行了综合评价。无性系间在各项指标间存在着显著差异，以苗高、单叶面积、净光合速率、蒸腾速率、叶片失水率和叶片渗透调节能力6项指标作为育种材料抗旱性筛选的综合鉴定指标，并尝试采用加权排序方法对无性系抗旱能力进行鉴定。综合抗旱能力最强的10个无性系为B432，B402，MXZ，B412，3，B435，B450，B430，B437，B406。

电导率在白杨杂种无性系耐旱性鉴定中的应用

以白杨杂种无性系为材料，测定了离体叶片相对电导率及干旱胁迫下叶片相对电导率和电导率极值的动态变化，并对无性系的耐旱能力进行了比较鉴定。结果表明，叶片离体后，相对电导率呈现Ｓ型变化；在干旱胁迫下，叶片相对电导率和电导率极值均表现出提高趋势。用３种测定方法对无性系耐旱性鉴定的结果基本一致：Ｂ４３２和Ｂ４３０耐旱能力较强，毛白杨表现较差。

造林密度对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响

三倍体杨树具有突出的营养生长优势,研究造林密度对三倍体毛白杨杂种无性系径向生长的影响规律,可为三倍体毛白杨工业用材林营建和经营管理提供理论指导。以定植于河北威县的11年生三倍体白杨杂种无性系(B301、B331和S86)以及二倍体毛白杨对照无性系1316密度试验林为研究对象,研究造林密度(2490、1665、1110、825、615、495株/hm 2和405株/hm 2)对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响。结果表明,造林密度和无性系以及造林密度与无性系间的交互效应均对三倍体白杨杂种无性系的胸径生长具有极显著的影响,以495株/hm 2造林密度条件下三倍体白杨杂种无性系S86的胸径生长量最大,平均胸径达25.1 cm;三倍体白杨杂种无性系B301、S86的胸径生长量显著大于无性系B331和二倍体对照毛白杨无性系1316;无性系对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有极显著的影响,造林密度对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有显著的影响。三倍体白杨杂种无性系B301、B331、S86以及二倍体对照毛白杨无性系1316内部个体间胸径与树皮厚度均呈现正相关,说明树皮厚度随着胸径生长量的增大而增厚。研究结果对于认识造林密度对杨树径向生长的影响和指导三倍体白杨良种无性系的推广具有重要意义。

三倍体白杨杂种无性系指纹图谱的构建

目的:构建三倍体白杨杂种无性系指纹图谱,鉴定三倍体白杨杂种无性系。方法:分离纯化三倍体白杨杂种DNA模板,采用扩增片段长度多态性(AFLP)分子标记技术构建三倍体白杨杂种无性系指纹图谱。结果:从64对引物组合中筛选出M-CTA/E-CAG、M-CAC/E-CCA、M-ACT/E-CTC和M-CTT/E-CTG等4对多态性较高的引物组合,并应用该引物组合对21个三倍体白杨杂种无性系进行了AFLP分析,构建了21个三倍体白杨杂种无性系指纹图谱。结论:构建无性系指纹图谱是鉴别三倍体白杨杂种无性系的有效方法,能够有效鉴别21个三倍体白杨杂种无性系。本研究为品种鉴定及新品种权保护奠定了基础。