杨树PIF基因家族成员表达模式研究

[目的]为探究光敏色素相互作用因子(PIF)基因在杨树生长发育中的功能。[方法]利用生物信息学方法预测了杨树基因组中的PIF基因家族成员并对各成员的基因结构、保守基序进行了系统分析;在此基础上,采用实时荧光定量PCR技术检测了PIF成员在不同组织及低温、干旱和Na Cl胁迫下的表达模式。[结果]表明:杨树基因组中至少含有10个Pt PIF成员,这些成员在进化上相对保守,均具有典型的b HLH结构域。基因表达分析显示:Pt PIF基因在杨树不同组织及不同非生物胁迫条件下存在明显的表达差异。[结论]杨树Pt PIF基因家族包含10个成员参与不同的生物学过程,研究结果将为深入解析杨树Pt PIF基因的功能奠定了基础。

青扦9个家系选择研究

以引自在甘肃省小陇山林科所经过苗圃测定3年生青扦9个家系为研究对象,观测了各家系的成活率和保存率、树高、当年新梢长、地径、南北平均冠幅、一级分枝数,并对家系间6个生长性状指标进行了分析,以期综合选择出优良家系。结果表明:青扦家系间6个生长性状间均存在极显著差异;主要生长指标树高与其它生长指标都存在极显著的相关;多性状综合选择出1个优良家系,这个家系的现实遗传增益7年生平均树高比其它8个平均树高提高9.2%,当年抽稍提高11.6%,冠幅提高1.1%,保存率提高7.5%。本研究结果造林后4年生树木生长量与国家云杉良种基地甘肃省小陇山林业实验局林业科学研究所育苗的3年生苗木生长量结果相吻合。

川西云杉西藏75个家系选择研究

指出了川西云杉（Picea balfouriana）广泛分布于四川西部、西藏东部及南部、青海南部，分布区大致位于29°30’～32°50’N，93°45’～102°30’E，是青藏高原上云杉属植物分布的北缘树种，垂直分布西部为3500～4300m，东部为2600～3900m。川西云杉由于生长快，材质优良，是分布区的主要造林树种，已逐渐成为我国西南林区用材林储备库。为了加快川西云杉的改良进程，进行了川西云杉优良西藏家系的选择，为该树种的遗传改良提供依据。利用在通过苗期测定早期评价，选优得到的75个川西云杉西藏家系苗木，2011年3月在湖北宜昌国有樟村坪林场营造了川西云杉西藏家系75个田间试验林，根据7年（苗龄3年）生长量和保存率选择出并通过综合指数选择法进行优良家系的川西云杉西藏家系8个现实遗传增益7年生平均树高比其它67个平均树高提高24．3％，当年抽梢提高27．1％，地径提高21．43％，冠幅提高21．03％，一级分枝数提高33．33％，保存率提高5．43％。研究结果表明：造林后4年生树木生长量与国家云杉良种基地甘肃省小陇山林业实验局林业科学研究所育苗的3年生苗木生长量结果相吻合。

红皮云杉37个家系选择研究

对营造7年生(苗龄3年)的37个红皮云杉家系保存率和生长量进行了统计分析。结果表明,红皮云杉家系间树高、当年抽梢、地径、冠幅均有较大差异,通过综合比较,pkor08hlj007、pkor08hlj010、pkor08hlj012、pkor08hlj032、pkor08hlj035较适宜在宜昌地区引种栽培。本研究结果造林后4年生树木生长量与国家云杉良种基地甘肃省小陇山林业实验局林业科学研究所育苗的3年生苗木生长量结果相吻合。

林木种质资源调查技术规程研制

论述林木种质资源调查的目的意义,提出林木种质资源调查工作的指导思想、原则,明确了调查对象和调查内容;规定相应的技术要求和实施程序,构建了调查规程的整体框架,研制了一套完整的调查技术措施;规范和制定了成果报告的结构、质量监督和检查验收标准。提出建立长期的、持续的林木种质资源监测评估体系,实现林木种质资源动态监测、高效管理和可持续利用。

基于SSR标记月季品种鉴定及遗传关系分析

以36个月季品种为材料,应用荧光SSR标记进行月季品种分子鉴定和品种间遗传关系研究。结果显示8个SSR位点检测出85个等位基因变异,等位基因变异范围为6～15个,平均每个位点产生10.6个等位基因变异。结合8个SSR位点,每个品种均具有独特的等位基因表现型,其中位点Ra043a品种鉴定的分辨率最高,产生32个等位基因表现型,区分所有品种最少需要2个SSR位点。品种间成对遗传相似度变幅介于0.105～0.791之间,聚类结果显示36个品种聚为6类;中国月季聚为一类,与其他月季品种存在遗传差异,起源相近月季品种分别聚为一类。研究认为SSR标记在月季品种鉴定中具备可行性,还可用于品种的遗传关系分析。现代月季遗传背景的深入研究可为未来月季新品种培育、种质资源保存等提供参考依据。

杨树新品种的SSR指纹图谱构建和倍性检测

【目的】对24份杨树种质进行指纹图谱构建、系谱关系鉴定和遗传多样性分析，并进行倍性检测，为杨树新品种鉴定和知识产权保护提供科学的理论依据，同时为杨树的育种工作奠定坚实的基础。【方法】利用 TP-M13-SSR 技术对24份杨树种质进行指纹图谱构建和系谱关系鉴定。从杨树 SSR 数据库中选取200对 SSR 引物，利用遗传背景差异大的 4份杨树种质进行引物筛选，选出19对扩增条带清晰、具有多态性且重复性好的引物对24份杨树种质进行扩增，利用 GeXP 毛细管电泳对 PCR 荧光产物进行检测，采用非加权组平均法（UPGMA）进行聚类分析，利用流式细胞术（FCM）进行倍性检测。【结果】19对 SSR 引物共扩增出102条条带，多态性条带97条，占95．10%，每个位点的等位基因数为2～11个，平均每对引物为5．37个。19对 SSR 引物均未检测到中林2025杨、中红杨和全红杨的条带差异，这3份种质相对于其他21份种质有特异的共同指纹条带；3对高效引物 ORPM_103，ORPM_180和 GCPM_1255可以将剩余21份杨树种质完全区分开。SSR 标记构建的指纹图谱与其系谱关系基本一致。对24份种质进行聚类分析，相似系数在0.50～1.00之间。当相似系数为0．56时，可分为5大类：第1类包括50号杨、中怀1号、中怀2号、I-69、帝国杨、中林2025杨、中红杨和全红杨；第2类包括青杨、森海 1号和森海 2号；第3类包括36号杨、丹红杨、南杨、239、1-116、中成 1号、中成 2号、中成3号、中成4号和中豫1号；第4类包括北抗杨和创新杨；第5类只有中林46杨。SSR 检测发现中怀 1号、森海 1号、森海 2号、青杨和中林46杨扩增出3个不同等位基因位点，其余19份杨树种质只出现 1个或2个等位基因位点；FCM 检测结果证实这5份种质均为三倍体，与 SSR 检测结果一致。【结论】本研究对24份杨树种质进行指纹图谱构建、遗传多样性分析和倍性测试，证实用 SSR标记可有效地检测亲本与子代之间的系谱关系，并准确地反映植物的倍性。筛选出 3对快速鉴别其中21份杨树种质的 SSR 引物，发现5个杨树种质为三倍体。本研究结果可为杨树新品种鉴定和知识产权保护提供理论依据。

黑杨派无性系不同冠层叶片性状变异和生长选择

【目的】对13个黑杨派无性系3年生人工林上、中、下3个冠层水平上叶片栅栏组织、海绵组织和叶片总厚度等解剖性状,气孔密度和长度等气孔性状以及生长性状的变异及性状间相关性进行分析,并用于对生长性状的间接选择研究,以提高选择效率和缩短育种周期。【方法】选用2根1干、规格一致的苗木营建试验林,完全随机区组试验设计,5株×5行共计25株小区,3次重复区组,株行距3 m×5 m,每个区组选2株平均木,依照树冠自然分枝轮序,由上至下依次分上、中、下层,在各冠层南面方向上各取1个代表性一级分枝,选取其成熟叶片测定叶片性状,并连年测定1~4年生长性状,对性状进行方差分析和相关性分析,以生长性状（3年生和4年生胸径）和3个冠层的叶片性状（共计11个性状）进行主成分分析。【结果】13个黑杨派无性系1~4年生生长性状（胸径、树高和材积）差异极显著,叶片解剖性状、气孔性状亦存在显著变异。不论冠层,多数无性系叶片栅栏组织厚度均大于海绵组织厚度,且各无性系叶片下表面气孔密度均大于上表面气孔密度,叶片下表面与上表面气孔长度相近。大多数无性系的树冠上层叶片栅栏组织、海绵组织厚度和叶片总厚度大于下层,上层叶片上表面气孔密度大于中层和下层。不同冠层上叶片上表面气孔密度与1~4年生胸径之间呈极显著负相关,中层叶片上表面气孔密度与3年生和4年生胸径的相关系数分别为-0.755和-0.736,上层叶片下表面气孔密度与2年生胸径之间呈正相关（r=0.402）,但中层和下层叶片下表面气孔密度与1~4年生胸径之间相关关系不显著。树冠中层叶片海绵组织厚度与1年和3年生胸径之间呈显著负相关（r=-0.319,-0.339）,但不同冠层叶片栅栏组织厚度、叶片总厚度和上下表面气孔长度与1~4年生胸径之间相关性均不显著。11个性状主成分分析（PCA）结果表明,前3个主成分的累积贡献率分别为82.7%,87.5%和88.3%,以前2个主成分为综合指标,可将13个无性系分为3组,选出生长量大的7个无性系,其叶片上表面气孔密度较小,下表面气孔密度较大,上表面和下表面气孔长度较小,海绵组织厚度较小。【结论】黑杨派无性系之间生长性状和不同冠层叶片解剖结构（栅栏组织和海绵组织厚度）及气孔性状（密度和长度）存在显著变异和相关关系,与生长相关关系显著的不同冠层叶片性状可用于黑杨派无性系生长的间接选择。

基于沙棘转录组序列开发EST-SSR分子标记

[目的]本研究通过对蒙古沙棘"向阳"品种的转录组序列进行SSR引物开发,为沙棘亲本分析、遗传多样性和遗传育种等研究提供支持。[方法]利用已测得的转录组序列进行分析和筛选,整理具有SSR位点的序列,进行引物设计,随机挑选179条引物进行验证。[结果]得到具有SSR位点的EST序列17 383条,其中,单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸重复基元分别占62.77%、21.82%和13.77%;二核苷酸重复基元类型以AT和AG为主,三核苷酸重复基元类型以AAG、ATC和ATA为主。9 291条序列设计出扩增EST-SSR位点的引物,随机合成的179对引物中,142对扩增成功,选取其中92个位点的扩增产物上机检测,40个SSR位点(43.48%)呈现多态。对扩增稳定且峰图清晰的17个多态位点的进一步分析,得到蒙古沙棘天然群体在各位点的观测杂合度(HO)为0.083 0.875,期望杂合度(HE)为0.180 0.750。[结论]本研究开发出的EST-SSR标记,为后期进行沙棘属植物遗传多样性分析、遗传图谱构建及分子育种等研究提供了重要支持。

不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

[目的]准确了解石斛兰花芽分化规律,研究不同的温度处理对春石斛兰花芽分化和发育的影响,为石斛兰的花期调控提供技术支持。[方法]采用石蜡切片法观察了石斛兰(Dendrobium Spring Snow)花芽的形态发生和结构发育过程,研究了26/21℃、22/17℃、18/13℃处理条件下花芽分化和发育的差异性。[结果]研究表明:石斛兰花芽分化过程可分为7个时期:休眠期、萌动期、花序原基分化期、花蕾原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱分化期。在高温26/21℃处理条件下,石斛兰不能进行花芽分化,22/17℃处理条件下,需要56 d才能完成花芽分化,在18/13℃条件下,35 d能够完成花芽分化。[结论]持续足够时间的低温是花芽分化的关键,萌动期是一个对温度高度敏感的时期,此时至少经历2周的低温,能够形成花芽,经历高温,则形成高芽。花芽形成后温度高有利于花芽的发育。

美洲黑杨及其杂种F1不同生长势无性系叶片δ^13C和氮素利用效率

以美洲黑杨不同生长势的杂种F1及其亲本为研究对象,通过测定不同冠层叶片的稳定碳同位素组成和碳、氮含量,分析不同生长势美洲黑杨叶片水分利用效率和氮素利用效率之间的差异及其相互关系。结果表明:不同生长势杂种F1的δ13C值及碳、氮含量均差异显著,超亲杂种F1在每个冠层的叶片δ13C值和碳、氮含量均显著大于低亲杂种F1;美洲黑杨叶片δ13C值与氮含量呈极显著正相关(R2=0.941);叶片δ13C和碳、氮含量存在空间分布差异,树冠上层显著大于中层,下层最小;超亲杂种F1的水分利用效率(WUE)高于低亲杂种F1,但低亲杂种F1的氮素利用效率(NUE)极显著大于超亲杂种F1,WUE和NUE之间呈现显著负相关(R2=-0.652),说明美洲黑杨叶片的水分利用效率和氮素利用效率存在一定的制约关系。

不同生长势美洲黑杨转录组差异分析

【目的】研究美洲黑杨杂种F1的基因表达模式,从基因表达水平揭示杂种优势形成机制,为杨树杂种优势的深度开发利用提供有益参考。【方法】采用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术对不同生长势美洲黑杨杂种F1(3个生长势超过双亲、2个生长势低于亲本)及其亲本进行转录组测序和差异比较。【结果】转录组测序共产生171 154 127条Reads(平均长度200 bp,约31.32 Gb),将处理后Reads与毛果杨参考基因组数据库比对,有61.89%的Reads可以与参考基因组匹配。超亲杂种F1 Vs亲本中筛选出342个基因显著差异表达(上调表达87个,下调表达255个);低亲杂种F1 Vs亲本共筛选出577个基因差异表达(上调表达146个,下调表达431个);超亲杂种F1 Vs低亲杂种F1中共筛选出486个基因显著差异表达(上调表达200个,下调表达286个)。筛选出377个对杂种优势产生具有重要作用的差异表达基因,其中,有4个差异基因在超亲F1 Vs亲本、低亲F1 Vs亲本及超亲F1 Vs低亲F1中为下调表达;72个下调表达差异基因在超亲F1 Vs亲本及低亲F1 Vs亲本2个对比组中均显著差异表达;有129个差异基因仅在超亲F1 Vs亲本及超亲F1 Vs低亲F1 2个对比组中显著表达,包括19个差异基因显著上调表达,110个差异基因显著下调表达;有172个基因仅在低亲F1 Vs亲本及超亲F1 Vs低亲F1中显著差异表达。功能注释及代谢途径分析结果表明,超亲F1 Vs亲本、超亲F1 Vs低亲及低亲F1 Vs亲本3个对比组中分别有167个、233个及280个差异显著基因能被功能注释,分别涉及46个、45个及51个生物学功能,在分子功能、生物学过程、细胞组分3种GO分类中,其中差异基因主要富集在"催化活性"、"胺的代谢过程"及"氧化还原酶活性"等功能中,参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢途径及外来物质的降解和代谢途径。【结论】杂种优势的形成,可能是由于相关基因的显著差异表达,调控光合作用、物质代谢吸收等与生长紧密联系的代谢活动,进而促进生长优势的产生。

外源乙烯对冷藏桃果实香气物质合成的调控

为了探讨外源乙烯对冷藏过程中‘大久保’桃果实香气合成的调控,以常温贮藏桃(CK1)和0℃贮藏桃(CK2)为对照,在低温贮藏期间外源乙烯处理(T)对桃果实中芳香成分的释放及香气合成相关酶脂氧合酶(LOX)、乙醇脱氢酶(ADH)和乙醇酰基转移酶(AAT)活性的影响进行研究。结果表明:在测得的29种挥发性香气中,有19种成分的合成受到低温抑制,含量降低,在外源乙烯的诱导下除了薄荷醇外,其余18种成分含量均升高;在10种受低温诱导而含量增加的成分中,有4种同时被外源乙烯诱导,而其余6种成分则受到外源乙烯的抑制含量降低。低温阻遏薄荷醇的合成,因此只在常温条件下检测到。低温冷藏导致花香型香气酯类物质代谢发生障碍,果实品质下降;而施加外源乙烯能促进特征香气芳樟醇和γ-癸内酯的合成,抑制己醛、反-2-己烯醛和苯甲醛的释放,青草型与花香型香气比值降低,从而有利于果实品质的改善。LOX活性受到乙烯的抑制而降低,而ADH和AAT则受乙烯的诱导活性升高,相应的6-C醛类物质在外源乙烯处理的桃果实中含量降低。

基于月季微卫星标记的7个遗传相似系数比较

以月季品种的微卫星标记数据为基础,选择7个遗传相似系数对月季品种间遗传相似度进行计算,并采用非加权组平均法(UPGMA)建立相应的系统树。通过遗传相似系数相关性、聚类结果一致性以及拟合优度等分析方法,探讨不同的遗传相似系数在微卫星遗传分析中的适用性。分析数据显示7个系数之间相关系数介于0.726～1.000。共表型相关系数rc介于0.85～0.93,表明品种间遗传差异在基于UPGMA方法的聚类树状图中有良好体现。系统树之间的CIc指数范围为0.468～1.000,表明采用不同相似系数进行聚类分析时,结果存在较大差异。7个遗传相似系数的S统计值介于16.24%～29.90%,RusselandRao系数最低,SimpleMatching等3个系数S值均大于20%。综合考虑分子标记特点、物种杂合度、Kruskal拟合优度等因素,并结合聚类分析与品种谱系比较结果,研究认为Dice系数和Jaccard系数适用于月季的微卫星遗传分析,其次是SimpleMatching系数。

树种多样性计算方法的比较

采用5种常用的物种多样性指数和基于相邻木空间关系的树种空间多样性指数(TSS),计算2类12种具有不同混交度的模拟林分和甘肃小陇山林区12种不同森林群落类型的树种多样性。结果表明:运用物种丰富度和相对多度的结合计算物种多样性,不同模型会得出不同的结论,调查数据的数目与群落中种的分布比例直接影响多样性计算结果,且Shannon-Wiener指数(H')和Simpson指数对稀少种并不敏感;基于相邻木空间关系的树种空间多样性指数(TSS)具有多样性随物种丰富度增大而增大的一般属性,不受调查株数和样地大小的影响,对稀少种敏感,且该指数能够正确表达出具有相同物种数量群落的树种空间隔离程度的大小,是一种良好的测度树种多样性的指数。

柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系的CE-AFLP分析

利用毛细管电泳-AFLP技术,采用EcoRⅠ+3/MseⅠ+3和PstⅠ+2/MseⅠ+3引物组合,对从国内外搜集的37份柳树种质资源进行遗传多样性和亲缘关系分析。11对引物共扩增出1580条条带,多态性条带数为1399条,多态率在80.65%～94.67%之间,表明柳树种质间的遗传多样性较高。采用NTSYS-pc2.10e软件对37份种质进行聚类分析和主成分分析,在相似系数0.63时,37份种质分为2大类,一类是乔木柳,一类除小乔木康定柳外,其余都为灌木柳。聚类分析和主成分分析结果与传统形态分类基本一致,但筐柳组中簸箕柳P295和沙柳基因组水平上差异较大,P295与银芽柳亲缘关系较近。研究结果为柳树分子生物学分类、种质资源保存与利用及品种改良等研究提供理论依据。

基于MaxEnt生态软件划分澳洲坚果的潜在地理适生区

[目的]对澳洲坚果在中国的潜在分布区进行预测,并对其适生区进行分析和划分。[方法]通过收集澳洲坚果的地理信息数据,利用最大熵模型(MaxEnt)与地理信息系统(ArcGIS),综合相关19项气候因子,预测划定澳洲坚果在世界以及我国的潜在地理分布区。[结果]该物种生长区域狭窄,对环境要求苛刻。世界范围内,澳洲坚果的较适宜生长区在澳洲东部、南美洲东南部和马达加斯加岛东部以及亚洲地区23°26'~30°N,73°~122°E范围内。在我国,澳洲坚果适宜分布区主要集中在西藏、台湾、广西、广东和云南等地,其高适宜区面积依次为西藏(15 359km^2),台湾(14 054 km^2),广西(7 372 km^2),广东(6 147 km^2)和云南(3 776 km^2)。刀切法(Jackknife)分析显示,澳洲坚果分布主要受到极端最高温、年均气温变化范围、最干月降雨量、温度季节性变化和等温性等气象因子的影响。[结论]本研究用MaxEnt模拟澳洲坚果的潜在地理分布有一定的准确性,划分出了澳洲坚果基本的地理分布格局和潜在分布区域,并阐明了主导其地理分布的生物气候因子,为澳洲坚果尤其是在我国的引种和推广应用提供了参考。

欧美杨锌指蛋白转录因子基因(ZxZF)的遗传转化及抗旱性初步分析

C2H2型锌指蛋白转录因子在激活胁迫相关基因、增强植物抗逆性方面具有重要的作用。以来自极端抗逆木本植物霸王C2H2型锌指蛋白转录因子基因(ZxZF)为外源基因,利用农杆菌介导法对欧美杨‘渤丰1号’进行遗传转化。经卡那霉素筛选获得80株抗性植株,通过PCR检测获得17株呈阳性植株,Southern印记杂交检测证实外源基因以单拷贝方式整合到5个转基因株系体内,RT-PCR及qRT-PCR分子检测表明,外源基因在4个转基因株系中成功表达。PEG模拟干旱胁迫试验结果初步表明,转基因株系叶片相对含水量和脯氨酸含量均显著高于非转基因植株10%以上,转基因株系抗旱性得到一定程度提高。研究表明ZxZF转录因子基因对提高转基因杨树抗旱能力具有重要作用,在培育抗旱林木优良品种中具有重要育种价值。

杨树良种‘南杨’

杨树良种‘南杨’是通过人工控制授粉选育而成,雄株,为美洲黑杨种内杂种,其母本为50号杨,父本为36号杨。6年生平均胸径20.70cm,平均树高15.0m,单株材积0.1834m3,比对照中林46杨和I-69杨材积生长量分别提高22.3%和14.7%。树干通直,窄冠,速生,抗光肩星天牛,耐桑天牛,耐水涝。

杨树良种‘欧美杨2012杨’

杨树良种‘欧美杨2012杨’是由国外引种经过长期区域化试验后选育成功,雌株,为欧美杨无性系,速生性突出,与107杨和108杨生长量相似甚至于超过了107杨和108杨;树干通直圆满,树冠窄;无性繁殖容易,扦插育苗和造林成活率高;木材纤维长度为0.578 mm,基本密度为0.327 5 g·cm-3,适于纸浆材、板材等工业用原材料。