抗松材线虫病马尾松种质资源遗传多样性分析及核心种质构建

【目的】对来自安徽省林业科学研究院和异地保存在浙江省临海市林业技术推广和场圃旅游服务总站的114份抗松材线虫Bursaphelenchus xylophilus病马尾松Pinus massoniana种质进行遗传多样性与群体结构分析,构建抗性马尾松核心种质库。【方法】对114份抗性马尾松种质进行检测,使用分子生物学软件计算遗传多样性参数,并进行主坐标(PCoA)和群体结构分析。利用M策略和随机取样策略分别构建核心种质,分析不同核心种质的的遗传多样性参数,确定最适合的构建方法。【结果】114份抗性马尾松种质共检测到115个等位基因,平均有效等位基因数(N_(e))为5.54,平均Shannon’s多样性指数(I)为1.51,平均多态信息含量(P_(IC))为0.90,结果表明其具有较高的遗传多样性水平。群体结构分析将114份抗性马尾松种质分为4个亚群,主坐标分析结果与上述基本一致。根据遗传多样性参数和抽样数量综合考虑,M策略构建的核心种质能以最小的种质数保留原有种质最大的遗传多样性,为最佳的取样策略。利用该策略得到了72份核心种质,其保留了原有种质100%的等位基因数,N_(e)、I、期望杂合度(H_(e))、PIC等遗传参数的保留率分别为95.67%、94.96%、98.12%和100.00%,将构建的核心种质与原有种质进行t检验、PCoA分析和UPGMA聚类分析,结果表明两者间的遗传多样性无显著差异。【结论】114份抗性马尾松种质遗传多样性水平较高,构建的72份抗性马尾松核心种质,去除了遗传冗余,有利于抗性马尾松种质资源的有效保护和科学利用,可为优异基因发掘和新品种选育提供参考。

空地一体化测绘技术在数字化城市建设中的应用

对倾斜摄影以及三维激光扫描单一作业方法在数字城市三维模型构建中的应用进行研究,分析单一作业方法的弊端,并将无人机倾斜摄影和三维激光扫描技术方法进行有效结合,利用三维激光扫描近地面高精度点云数据采集的优势弥补倾斜摄影的不足,进行空地一体化测绘作业,对内业数据处理的关键技术进行详细研究,并成功应用到工程项目中去,大大提高了城市基础数据测量精度及三维建模效率,为数字城市基础数据快速更新提供了较为可靠的解决方案。

基于高通量转录组测序筛选马尾松抗松材线虫病相关基因

[目的]研究马尾松抗松材线虫病相关基因,为解析马尾松抗性机理和高抗马尾松早期选择提供理论依据。[方法]对高抗和易感2种马尾松基因型接种松材线虫,在接种后第1、15和30天取样进行转录组高通量测序,通过对高抗和易感马尾松差异基因识别以及富集分析,以筛选与抗松材线虫病相关的组成型差异基因。[结果]对高抗和易感马尾松接种松材线虫后的转录组进行比较,在接种后第1、15和30天分别获得2 866、679和1 657个差异基因,且在接种松材线虫后不同时间点间,共有差异基因相对较少。对差异基因进行GO富集分析,结果显示:在接种后第1、15和30天,最显著的生物学进程是氧化-还原过程,而GO项刺激反应、转录调节以及香叶基二磷酸代谢过程也显著富集。对这几类GO项相关基因进一步分析,发现接种后3个时间点GO项刺激反应中共包括26个R基因,除了2个R基因外,其它R基因表达皆为组成型,在接种松材线虫和对照间差异不显著,而GO项转录调节中仅2个差异基因被nr注释为ERF转录因子,其余为未知基因。接种松材线虫后,ERF转录因子在高抗马尾松上的表达量始终高于易感马尾松上的表达量,且在接种松材线虫和对照间表达量变化不显著,也为组成型基因表达。GO项香叶基二磷酸代谢过程中,GGPPS 3个基因也在高抗马尾松上具有更高表达量,为组成型基因表达。这些基因中TIR-NBS-LRR基因(c65785.graph_c0)、ERF转录因子(c78073.graph_c0)和3个GGPPS基因在高抗马尾松中表达量较高,而在易感马尾松中表达量较低,甚至为0,可作为开发分子标记的候选基因用于鉴定抗性马尾松。[结论]高抗和易感马尾松在接种松材线虫后第1天其表达量差异达到显著水平的基因最多,其中,LRR基因、ERF转录因子和GGPPS与马尾松的抗性相关,部分TIR-NBS-LRR基因、ERF转录因子和GGPPS有望被开发为鉴定高抗马尾松的分子标记。

马尾松β-蒎烯合酶基因克隆以及对松材线虫侵染的响应

[目的]对马尾松β-蒎烯合酶基因PmPinS进行克隆,分析其序列特征和高抗易感马尾松中松材线虫侵染后的表达模式,为解析马尾松抗松材线虫病机制提供理论基础。[方法]采用PCR扩增技术克隆马尾松Pm-PinS的全长编码区序列,进行同源氨基酸序列比对和系统发育分析,利用生物信息学方法分析其基因特征;利用实时定量PCR技术分析马尾松蒎烯合酶基因在接种松材线虫后的高抗和易感马尾松中的表达模式。[结果]克隆获得马尾松蒎烯合酶基因的全长编码区序列,包含1878 bp的完整开放阅读框,编码625个氨基酸,分子量为71.95 kD,二级结构以α-螺旋和β-折叠为主,含有萜类合酶典型的RR(X)8W、DDXXD和NSE/DTE结构域。系统进化分析发现,PmPinS与扭叶松(-)β-蒎烯合酶聚为一支,序列相似性达93.16%。对高抗和易感马尾松PmPinS在松材线虫接种后的表达模式进行分析发现,PmPinS在高抗马尾松中的表达量显著高于易感马尾松,且在接种30 d内呈现上升趋势,而易感马尾松PmPinS在接种1 d后迅速下降,在接种2 a后,PmPinS表达量在高抗马尾松茎部组织特异性高表达。对松材线虫外源施加α-蒎烯、β-蒎烯及其混合溶液,结果表明:α-蒎烯与β-蒎烯可明显抑制松材线虫存活率,且混合溶液抑制作用更明显。[结论]PmPinS为马尾松单萜合酶家族的一员,复杂催化GPP参与β-蒎烯的合成,该基因在高抗马尾松茎部组织特异性高表达,同时其可能的催化产物α-蒎烯与β-蒎烯对松材线虫具有明显的抑制作用,表明其在马尾松抗松材线虫过程中起正向调控作用。

不同采收期和不同贮藏方式对日本荚蒾种子出苗影响的探究

日本荚蒾由于胚形态后熟和生理后熟的双重休眠机制,其种子需贮藏一年后才能萌发.本文采用露天沙藏和室内沙藏方法,结合日本荚蒾种子不同采摘时期及贮藏深度,确定其最佳采收期和最佳促进胚后熟的贮藏方法.结果表明:在相同贮藏深度条件下,室内沙藏出苗率明显高于室外沙藏.于12月15日采摘并于室内沙藏40 cm的日本荚蒾种子出苗率最高;种子采摘时间超过12月15日,沙藏深度超过50 cm的日本荚蒾种子出苗率显著降低.本研究对日本荚蒾生物学和种子萌发机制的研究具有重要意义.

马尾松容器苗生长和养分性状对磷添加和接种菌根菌的响应及关联

【目的】开展马尾松容器苗添加不同水平磷(P)及接种菌根菌互作试验,明确添加不同水平P与接种菌根菌的互作效应。【方法】采用裂区试验设计,主区为菌根菌处理,分为接种与不接种2个处理,接种处理为播种时在播种穴下方置入由蛭石与松乳菇菌丝体悬浮液制作成的固体菌剂0.3 g;副区为添加P处理,设置以P为主的水溶肥添加梯度共7个水平,样地P添加量介于50~600 g/m^(3)。于7—10月分15次等时间间隔将不同梯度水溶肥溶于水后均匀喷洒在苗木上,分析苗木生长性状和氮(N)、P吸收利用与添加P量及菌根菌的关系。【结果】接种菌根菌后,1年生马尾松容器苗平均苗高、地径、总生物量和根系直径等生长指标比不接种分别增加了9.87%、3.35%、41.50%和12.41%,N、P吸收量和利用指数等养分指标分别增加了5.05%、25.03%、100.36%和70.53%;高径比、总根长、N和P含量分别降低了5.98%、22.47%、24.97%和11.26%,除苗高和N吸收量外各生长和养分性状指标接种前后存在显著差异。随P添加量增加,接种前后马尾松容器苗地径、整株P吸收量均呈增加趋势,高径比呈下降趋势,整株N和P含量呈先增加后降低趋势。不同添加P水平马尾松容器苗地径、总生物量、根系直径、整株P吸收量、N和P利用指数均为接种大于不接种;而高径比、总根长和整株P含量均为不接种大于接种。接种菌根菌和添加P对马尾松容器苗生长和养分性状无显著的互作效应。接种后马尾松容器苗生长性状对整株N含量的变化更敏感,对N、P吸收量和利用指数的响应进一步增强。【结论】接种菌根菌(松乳菇菌)可与马尾松容器苗建立较好的协同共生关系,不仅促进了马尾松容器苗的生长,而且提高了N、P养分利用效率。接种后苗木的高径比降低,N、P利用指数增加,能以较低的养分浓度进行正常的生长和代谢,有助于培育优质马尾松苗木和节约育苗成本。