关于杨树多倍体育种的几点认识

诸多杨树多倍体实例表明,基于有性多倍化的多倍体育种,可以通过一轮次的育种过程实现杨树多目标性状综合改良,获得生长快、纤维长、木素低、纤维含量高以及抗逆性强等性状表现突出的杨树品种。在具体杨树多倍体育种工作中,掌握配子或合子染色体加倍有效处理时期的即时判别方法,有助于提高杨树多倍体育种效率和效果;而多倍体品种表现优劣与其杂合性密切相关,通过杂交亲本选配以及适宜的配子染色体加倍途径选择等,可以增进多倍体的杂合性,在利用基因剂量效应带来的倍性优势同时,充分利用异源配子结合产生的杂种优势,最大限度地发挥杨树多倍体育种的技术潜力。

浅谈林木体细胞融合技术

为了研究利用体细胞融合技术培育新型林木品种,综述了国内外近10多年的林木原生质体培养、体细胞融合技术以及其在林木育种工作中的应用研究,发现前人在原生质体的材料选择、解离和培养技术方法上获得了较大的进展,并在体细胞融合方法、方式和后期杂种细胞筛选方面取得了丰硕的成果,但相关研究还存在不足,今后还需在林木体细胞融合技术的可融合物种范围、影响因素和生理生化机制等方面开展更加深入的系统研究。

北京油松人工林遗传结构变异及与山西山系种群差异分析

【目的】本研究旨在揭示与阐明北京主要油松人工林种群的遗传多样性、遗传结构与亲缘关系,引种地对种群遗传结构及生长的影响,尝试追溯其可能的种源,为北京地区油松人工林培育与种质遗传管理提供参考。【方法】试验采用7对多态性高且扩增稳定的核基因组EST-SSR引物,以北京地区20世纪营造的油松人工林8个种群和皇家园林的古油松3个种群及山西省五大山系的油松种群为试验对象,分析种群遗传多样性、遗传结构和种群间的遗传距离等。【结果】结果表明:3类种群中,北京人工林种群间遗传结构差异最大(FST=0.066),山西五山系群体间遗传结构差异次之(FST=0.033),古油松种群遗传结构差异最小(FST=0.023);北京油松人工林和古油松种群均偏离Hardy-Weinberg平衡,且呈现杂合子过剩状态,其中古油松种群杂合子过剩更多;在遗传距离0.020处北京人工林、古油松和山西五山系共16个油松种群聚为3类,各种群之间的遗传距离较近,遗传差异较小,相似程度较高;EST-SSR位点J10、J20、J42和J50在北京人工林、古油松和山西五山系中位点扩增频率差别大可用于未知种源的油松种群种源溯源。【结论】北京油松人工林种群较古油松种群有更丰富的遗传多样性和更大的遗传结构差异;外来种质在引入地胁迫生境下的适合度差异导致部分植株被淘汰,因此保留下来的种群遗传结构发生一定程度的改变;试验为后续北京地区油松人工林的评价、培育和种质种源管理打下了基础。

实验田4年生转基因毛白杨嫁接苗和自根苗安全性研究

[目的]对种植于天津滨海的自根苗转AhDREB1基因毛白杨((Populus tomentosa×P.bolleana)×P.tomentosa)以及种植于沧州盐山的嫁接苗转基因株系进行安全性研究,评估转基因毛白杨对环境可能造成的影响。[方法]利用PCR扩增以及电泳技术,对种植在天津滨海和沧州盐山实验田的4年生转基因毛白杨基因组DNA、土壤DNA、沧州嫁接苗砧木DNA以及抗性微生物基因组DNA进行PCR特异性检测。对天津实验田土壤中根际微生物数量进行连续动态监测(3月、4月、5月)。分别在天津滨海和沧州盐山实验田模拟自然条件下转基因毛白杨植株枯落物掉落,检测不同生长阶段的不同器官(新生嫩芽、多年生枝条、新生根尖、多年生侧根、新生嫩叶、当年生老叶)的降解时间。通过化感实验,检测天津滨海和沧州盐山实验田转基因毛白杨植株叶片对白菜(Brassica pekinensis)种子的生长是否造成影响。[结果]电泳结果显示:外源基因稳定存在于转基因毛白杨基因组中,实验田土壤DNA、抗性微生物DNA样品以及沧州嫁接苗砧木DNA中均未出现目的基因片段;天津非转基因植株和转基因植株的根际土壤中可培养微生物数量没有显著差异;转基因毛白杨的枯落物,无论是飘落在杂草表面、土壤表面还是埋入土壤,2个月后外源基因均被降解。化感实验结果显示:非转基因植株以及转基因植株对白菜种子的胚轴和胚根生长的影响没有显著差异。[结论]未发现实验田种植4 a的转基因毛白杨对周围的环境造成影响。

杨树Genomic-SSR与EST-SSR分子标记遗传差异性分析

利用16个杨树无性系对Genomic-SSR和EST-SSR两种SSR标记的遗传差异性进行分析。统计分析结果表明,Genomic-SSR平均检测到的等位基因数为4.1、Shannon指数为1.0646、观测杂合度为0.4427、期望杂合度为0.5523;EST-SSR平均检测到的等位基因数为2.8、Shannon指数为0.6985、观测杂合度为0.2330、期望杂合度为0.4684。聚类分析结果显示,EST-SSR相对Genomic-SSR能更精准地鉴别基因型。研究结果表明,在标记多态性及基因型鉴别等方面EST-SSR与Genomic-SSR均具有显著的遗传差异性。通过对两种分子标记遗传差异的比较分析,可为合理利用SSR标记进行物种遗传多样性等相关研究提供依据。

杨树杂种无性系生长与光合生理遗传变异研究

以美洲黑杨与大青杨的27个杂种无性系1年生盆栽扦插苗为材料,以美洲黑杨无性系I-69为对照,对其生长性状、扦插成活率以及主要光合生理指标进行遗传变异分析,并利用分析结果对杂种无性系进行初步选择.结果表明：（1）27个杂种无性系间苗期生长性状及光合生理等12个性状指标差异极显著,无性系重复力均在0.7以上,最高达0.987,均受强遗传控制.（2）结合生长性状分析不同无性系的净光合速率,发现具有较高净光合速率的无性系,同样具有较大生长量和较高成活率.（3）经主成分分析和聚类分析,初选出7个生长快、成活率较高、光合作用能力较强的无性系（编号依次为135、141、153、155、165、177和193）,7个无性系苗高超对照10%-33%,地径超对照11%-24%,成活率超对照30%-48%,净光合速率超对照7%-29%,且干形优美,适应性强,可作为进一步选育的材料.

云南松及其近缘种间遗传关系研究现状

种质资源研究是育种工作的基础,云南松与其近缘种间的遗传关系一直深受林木育种工作者的重视,其研究结果可为探讨起源、进化、分类、育种和资源保护与利用提供科学依据。本文从形态学、细胞学、同工酶和分子生物学等方面综述其遗传关系研究现状,并对今后进一步开展这方面的研究进行了探讨。

我国东北及华北地区小叶杨形态及生理性状遗传多样性研究

以东北和华北地区5个种源的小叶杨为材料,分别对17个表型及生理性状进行了比较分析。结果表明:小叶杨各性状在种源间和种源内均存在广泛的遗传变异;平均表型分化系数(VST)为47.11%,种源内变异大于种源间变异;小叶杨群体各性状变异呈梯度变化规律,高海拔的种源表现为苗高、叶大,而低海拔的种源表现则相反;利用种源间欧氏距离进行UPGMA聚类,结果显示,5个小叶杨种源可以划分为3类。研究结果将为天然小叶杨遗传资源的保存和利用提供理论依据。

MdSPDS1基因导入毛白杨的遗传转化体系优化研究

为了建立农杆菌介导的高效毛白杨遗传转化体系,并大量获得转MdSPDS1基因的转基因毛白杨,对MdSPDS1基因导入毛白杨的遗传转化体系中关键转化因子进行了优化。获得的优化转化体系如下:叶片预培养3d后,用OD600为0.4的菌液侵染7min,再共培养3d。卡那霉素抗性芽的二次筛选中,卡那霉素的选择压分别为20和50mg/L。实验获得毛白杨卡那霉素抗性植株共43株,经PCR检测,其中9株呈阳性,占抗性植株总数的20.9%,优化转化系统的阳性植株转化率达到9.38%。本研究为下一步鉴定基因功能和转基因植株耐盐性的分析奠定了基础。

白杨细胞质遗传的细胞学机理(Ⅰ):生殖细胞和精细胞中细胞质DNA的存在状况

应用DAPI、DiOC荧光法与激光共聚焦电镜技术,观察白杨派树种毛白杨、毛新杨、银腺杨、中国山杨花粉发育中生殖细胞的细胞质DNA及其在精细胞形成过程中的动态。结果表明:不同发育时期的生殖细胞、精细胞中不存在具有DNA的细胞器,为白杨派树种具有母系遗传的潜能提供了细胞学证据;其中,线粒体在花粉发育过程中一直存在,但其DNA发生了降解,从而使父系线粒体DNA的传递中断,导致了线粒体的母系遗传。细胞学观察发现,银腺杨少数质体及其DNA被排除和降解的时期相对迟缓。本文还对被子植物线粒体遗传的机理进行了讨论。

分子设计育种研究进展及其在林木育种中的应用

阐述了分子设计育种的概念、研究进展及其在动植物遗传育种中的应用。结合当前林木育种发展现状和育种目标,介绍了开展林木分子设计育种的研究基础,包括林木多基因转化技术研究、林木的分子标记辅助选择研究以及林木的生物信息学研究。针对林木分子设计育种现状,分析了开展林木分子设计育种存在的相关问题,并对今后的应用前景进行了展望。

栽植密度对毛白杨无性系生长性状遗传变异的影响

为了选择最适栽培品种及栽培措施,通过毛白杨无性系区域化密度栽培试验（以4个无性系和7种栽植密度采用完全随机区组设计,以河北威县营造的试验林为研究对象）,揭示密度对无性系生长的作用规律。结果表明：从造林当年开始,树高、胸径在无性系间就具有显著差异,S86和BT17无性系明显优于1316和B331无性系;密度对胸径生长的显著影响在造林后2年出现,且显著程度随林龄增大而增大,密度对树高生长的影响在造林后2~3年差异最大;密度×无性系互作对4年生林分胸径、树高的影响不显著;833株/hm2是4个无性系密植的最小底线,高于该密度无性系对胸径的影响,随林龄和密度增大而减小,低于该密度随林龄增大而增大、随密度减小而降低;高密度下无性系对树高的影响随林龄增大或密度减小呈先降低后增大趋势,低密度下随林龄增大呈先增后降趋势;无性系对胸径遗传变异系数的影响在密度间差异不大,无性系×区组互作变异系数及基因型内株间变异系数2年生前在密度间差异较大;无性系×区组互作对树高遗传变异系数的影响随年龄增大呈先增后减趋势,而树高在株间的变异系数随年龄增大而增大;以无性系均值计算的树高广义遗传力在密度间不显著,以单株值计算的树高广义遗传力在密度间差异显著,而2种方式计算的胸径广义遗传力在密度间差异均极显著,在年龄间差异均不显著。

毛白杨PtPCP-like基因的克隆及其遗传转化初报

利用滤纸吸附噬菌体-PCR法,从毛白杨花芽cDNA文库中分离克隆了PtPCP-like基因cDNA全长序列,测序表明克隆得到的该序列全长595bp,包含一个完整的开放阅读框,编码91个氨基酸;经BLAST分析发现,该基因包含与拟南芥花粉外被蛋白基因相似的序列,命名为PtPCP-like。采用RT-PCR技术检测PtPCP-like基因在各个组织部位的表达模式,结果显示在毛白杨的根和雄花芽中表达丰度最高,而在雌花芽部位表达丰度最低。并且构建35S∶∶PtPCP-like植物表达载体,采用农杆菌介导法将PtPCP-like基因导入烟草中,获得了一批阳性转化植株。采用qRT-PCR技术检测PtPCP-like基因在各个转基因烟草中的表达模式,结果显示在转基因烟草中各个株系均比野生型表达量高,且不同株系间相对表达量差异显著。

基于SSR标记的山西省油松山脉地理种群遗传结构与地理系统

【目的】分析油松种源区的遗传结构能够为油松起源探索和引种地人工林种群溯源等提供理论依据。【方法】本文利用SSR分子标记分析了山西油松5个山脉地理种群的遗传结构和地理系统。试验方法分别用了8对多态性较高引物和4对卡方检测差异显著性引物进行分析。【结果】结果显示:关帝山遗传变异最丰富,中条山遗传变异最低;8对引物分析显示5个山脉地理种群分化较小(FST=0.032 8),4对引物分析显示5个山脉种群存在中等程度分化(FST=0.051 9);5个山脉种群遗传距离和地理距离存在显著相关性;遗传多样性参数与1月均温有负相关趋势,年均降水与1月均温比值和遗传多样性参数有正相关趋势。【结论】研究发现山西省主要山脉油松地理种群间有相对较小的遗传分化和种群内有丰富的遗传多样性;SSR标记可以有效显示各种群的遗传结构特点,而筛选得到的有限差异显著标记能更有效的用于油松的种群遗传分析;生境气象因子的水热相对水平对种群遗传多样性有主导影响,相对较高的水热比利于种群保持较高的遗传多样性。

油松地理种群针叶形态解剖与生理指标遗传变异分析

【目的】针叶作为松树生命活动的重要器官,其不同地理种群的形态解剖特征与生理指标的关联尚待阐明,两者间联系可以为认识油松适应性变异提供新的视角。【方法】本研究在对来自油松全分布区不同生境的8个地理种群田间对比试验基础上,分析了4年生苗木次生针叶形态解剖指标、蒸腾与光合生理指标变异及两类指标间的相关关系。【结果】(1)针叶粗细、维管束、气孔和树脂道指标在地理群体间存在显著遗传变异;(2)各生理指标在地理种群间有极显著遗传差异;(3)针叶的净光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度与形态解剖指标均存在不同紧密程度的正相关;(4)种群的胞间CO2浓度与产地年降水和1月均温与年降水比值呈显著正相关,气孔限制值与年降水量和1月均温/年降水量成显著负相关;(5)种群针叶的气孔线数与经度成显著正相关,而树脂道数与经度显著负相关,但与海拔成显著正相关;树脂道面积和叶肉面积比值与经度和纬度成显著负相关。【结论】遗传相对稳定的针叶形态解剖指标差异可在一定程度上反映地理种群间的光合生理差异,种群间存在针叶气孔量和调节能力随降水量及其维持力减低而提高趋势,树脂道数量及相对截面积随降水量降低而降低的适应性进化趋势。该发现为认识针叶形态解剖特性与光合生理指标关系,松种的适应性进化以及遗传改良提供了理论参考。

农杆菌介导的白杨遗传优化体系研究

以杂种白杨353为研究材料,利用农杆菌介导法转化p AB5启动子诱导外源基因删除系统,采用正交实验设计,以叶盘分化率为评价指标,优化转化过程中主要影响因子。结果表明:优化体系为菌液OD600值0.8,侵染时间8 min,乙酰丁香酮浓度200μmol/L,分化培养基中卡那霉素浓度35 mg/L,头孢霉素浓度350 mg/L,抗性芽生根时的筛选卡那霉素选择压25 mg/L。采用上述遗传优化体系,杂种白杨353叶盘分化率达80.00%,抗性植株经PCR检测,初步确认pAB5启动子诱导的外源基因删除系统已转入其基因组中,为检测外源基因删除系统在杨树中的有效性提供了参考依据。

玉米SSR分子标记试验体系优化及其遗传多样性研究

为优化玉米SSR分子标记体系,丰富种质资源的多样性,以基础玉米自交系CK及其诱变系M为材料,优化了SSR分子标记试验体系,并对诱变玉米自交系遗传多样性进行了分析。结果表明：（1）优化后SSR分子标记试验体系,可以有效提高试验效率,减少试验误差;（2）利用23对SSR引物对诱变玉米自交系进行PCR扩增,共扩增得到59个等位基因,平均每对引物检测到2.565个等位基因;位点的多态信息量（PIC）和基因型多样性指数变化范围为0.110～0.525和0.234～1.061,平均值分别为0.331和0.643,说明基础材料CK与诱变材料存在真实的遗传差异。

低温胁迫下美洲黑杨与大青杨杂种无性系若干生理指标变化研究

以美洲黑杨与大青杨6个杂种无性系1年生扦插苗为材料,对其5℃连续5d低温胁迫过程中若干生理指标的变化规律进行研究。结果表明,随着胁迫时间的延长,6个无性系叶绿素含量和最大光能转换效率逐渐降低,丙二醛含量保持逐渐上升趋势,而可溶性糖与可溶性蛋白含量均呈现出先上升后下降的趋势。此外,各指标6个无性系间差异明显:无性系DU146和DU147叶绿素含量、最大光能转换效率、可溶性糖以及可溶性蛋白含量在胁迫过程中均相对较高,而丙二醛含量及其增加倍数相对较低,说明其具有较强的光合作用及低温耐受能力;其次是无性系DU136和DU165;而无性系DU135和DU150光合作用及低温耐受能力较弱。

美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期光合特性研究

对杨树光合特性的研究一直是杨树遗传改良的一个重要方面。为探讨美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期的光合特性和规律,以美洲黑杨与大青杨杂交所得3个生长及抗性等表现优良的杂种无性系1年生盆栽扦插苗为材料,采用Li-6400光合测定系统对3个无性系的光合作用指标进行测定。结果表明:在7月中旬,天气晴朗条件下,3个无性系的净光合速率和蒸腾速率日变化均呈不对称的双峰曲线,气孔导度和胞间CO2浓度日变化分别呈单峰和倒双峰变化趋势;编号为191的无性系净光合速率日变化曲线两次峰值均高于165和177,191和177的低值高于165;3个无性系的净光合速率-光响应曲线相近,净光合速率均随着光合有效辐射的增加而增大,接近光饱和点时上升趋势平缓;191的光饱和点高于165和177,而光补偿点低于165和177,表明191适应光强的能力强于165和177。

葛根净光合速率日变化及其与环境因子的关系

采用PP-systems的CIRAS-Ⅰ型便携式光合测定系统,研究了葛根两个栽培品种叶片的净光合速率日变化及其与环境因子日变化间的关系。结果表明:葛根叶片净光合速率日变化呈双峰型曲线,具有明显的光合"午休"现象;葛根叶片净光合速率与气孔导度呈极显著正相关(P<0.01),与胞间CO2浓度、蒸腾速率呈显著正相关(P<0.05),与气温、叶温呈显著负相关(P<0.05)。本研究表明:影响葛根光合特性的因素既有气孔限制方面的,也有非气孔限制方面的。