三倍体毛白杨

三倍体毛白杨是中国工程院院士、北京林业大学博士生导师、三倍体毛白杨之父——朱之悌教授为首的课题组采用细胞染色体部分替换和染色体加倍等技术，经过 15年艰苦攻关所取得的系列新品种。它是在普通毛白杨的细胞核中增加了 19根加速生长发育的染色体，染……     

杨树染色体数目和形态观察

采用去壁低渗制片技术对毛白杨等几种杨树的染色体数目和形态进行了研究，首次发现在毛白杨群体中有天然三倍体存在，并推断杨树的核仁组织者（ＮＯＲ）区域可能在一对收缩迟缓的较小染色体上。     

毛白杨起源的细胞遗传学研究

对毛白杨(PopulustomentosaCarr.)花粉母细胞减数分裂观察发现,其同源染色体联会较差,在终变期、中期Ⅰ可见到出现频率较高的单价体,在后期Ⅰ、末期Ⅰ亦可经常见到落后染色体的存在,证明部分同源染色体间存在一定程度的异质性,即毛白杨属杂种起源.进一步依据毛白杨、新疆杨和它们的杂种毛新杨染色体的联会情况及花粉育性等推断,银白杨或新疆杨有可能作为起源亲本之一参与了毛白杨种的形成.     

高温诱导胚囊染色体加倍获得毛白杨杂种三倍体

鉴于多倍体育种在杨树良种选育方面的优势,针对配子败育严重的毛白杨作母本杂交困难等问题,根据多年实地观察,选择结实率较高的毛白杨无性系3119、3532、8212为母本,银腺杨雄株YX1为父本,尽可能在雌蕊发育接近可授期时进行雌花枝水培,防止因营养不足而导致杂种胚败育的影响,在此基础上,选用39和42 ℃高温分别对授粉后4、16、28和52 h的雌花序持续处理2和4 h,并设置未施加高温处理的对照组合,同时同步固定与处理花序状态相同的毛白杨无性系3119的雌花序,组织切片观察统计胚囊发育过程各时期所占比例,以确定毛白杨胚囊染色体加倍与胚囊发育的相关关系。结果表明:3个杂交组合的各处理共获得458株毛白杨杂种三倍体,其中毛白杨3119×银腺杨组合共获得211株杂种三倍体,平均三倍体得率为57.97%;毛白杨3532×银腺杨组合共获得230株杂种三倍体,平均三倍体得率为65.71%;毛白杨8212×银腺杨组合共获得17株杂种三倍体,平均三倍体得率为70.83%,对照组合未获得杂种三倍体。从染色体加倍有效处理时期看,毛白杨3119雌花序在授粉后4~64 h均处于胚囊发育的3次有丝分裂内,不同花序间以及同一花序不同胚珠间表现出一定程度的不同步性,证明高温加倍获得的毛白杨×银腺杨杂种三倍体来源于胚囊染色体加倍;而从染色体加倍的处理温度和持续处理时间看,39、42 ℃的处理温度和2、4 h的处理持续时间均适宜于毛白杨胚囊染色体加倍,不同处理温度和不同持续处理时间之间并无太大差异。对杂种后代生长性状观察结果表明,各杂交组合的三倍体株高和地径平均值普遍高于二倍体。有关研究结果表明,高温诱导胚囊染色体加倍是一种高效获得杨树杂种三倍体的方法,对于毛白杨遗传改良具有重要价值。      

三倍体毛白杨

三倍体毛白杨是中国工程院院士、北京林业大学博士生导师、三倍体毛白杨之父——朱之悌教授领导的课题组完全依靠自己的技术力量，采用细胞染色体部分替换和染色体加倍等技术，经过 15年艰苦攻关取得的系列新品种。     

高温诱导大孢子染色体加倍选育毛白杨杂种三倍体

目的鉴于杨树三倍体具有突出的营养生长优势,针对毛白杨良种选育中母本效应难以充分利用问题,选择毛白杨育性好的雌株诱导大孢子染色体加倍选育白杨杂种三倍体,为毛白杨三倍体育种提供技术支撑。方法本研究以毛白杨无性系MC1和MC2为母本,银腺杨YX1为父本。根据白杨大小孢子发生发育存在相关性的原理,以雄株小孢子发育进程为即时判别大孢子发生进程的参照,当小孢子发育至单核早期、单核靠边期和双核期时,分别施加38、40和42 ℃高温持续处理雌花序4 h。结果两个杂交组合的处理组共得到189株毛白杨杂种三倍体,其中MC1×YX1组合中共获得70株杂种三倍体,平均诱导率为56.45%;MC2×YX1组合中共获得119株杂种三倍体,平均诱导率为47.04%,对照组未获得杂种三倍体。当小孢子发育至单核靠边期,对应大孢子母细胞减数分裂至粗线期至中期Ⅰ,此时施加38和40 ℃高温处理4 h是毛白杨大孢子染色体加倍的最佳处理时期。两个杂交组合的杂种三倍体在平均苗高和地径生长方面均优于二倍体,但组合间存在一定差异,表明三倍体育种同样需要重视亲本选配。结论研究进一步证明高温诱导大孢子染色体加倍是一种高效获得毛白杨杂种三倍体的技术途径,相关技术进步对于推进毛白杨良种选育进程具有重要的意义。      

毛白杨花粉母细胞减数分裂及其进程的研究

采用细胞遗传学方法对毛白杨 (PopulustomentosaCarr.)花粉母细胞减数分裂及其进程进行了研究 .结果表明 :①毛白杨花粉母细胞减数分裂进程有一定的规律 ,且与花序的形态和花药颜色变化有密切相关 ;②减数分裂染色体行为表现因个体不同而不同 ,终变期、中期Ⅰ有数目不等的单价体出现 ,在后期Ⅰ乃至末期Ⅰ、末期Ⅱ可见到单独存在的落后染色体 ,体现了毛白杨遗传上的异质性 ;③毛白杨减数分裂存在多核仁现象 ,在末期Ⅰ、末期Ⅱ最多可见到含 8个小核仁的子核 ,并且随着减数分裂进行 ,多个小核仁发生合并 ,最终生成一个大核仁 ;④毛白杨各无性系在减数分裂进程上存在着差异 ,甚至同一雄性无性系植株的不同花芽或同一花芽上不同部位等 ,其花粉母细胞减数分裂时期也表现为不同步性 ,显示了种群变异的多样性和丰富性     

诱导大孢子染色体加倍选育白杨杂种三倍体

该文以银腺杨、毛白杨等白杨为材料, 对大孢子染色体加倍选育白杨杂种三倍体技术进行了研究．结果表明: 银腺杨大、小孢子母细胞减数分裂存在着时序性相关．以花粉发育进程为参照,可以相对准确地确定大孢子染色体加倍诱导2n雌配子的有效处理时期．花粉发育到单核中期,即大孢子母细胞减数分裂进入细线末期,是银腺杨大孢子染色体加倍的最佳处理时期,此时施加秋水仙碱处理,三倍体得率最高达167%．银腺杨×毛白杨杂种三倍体在苗期表现出了巨大、速生的特性.      

毛白杨异源三倍体形态和减数分裂观察

毛新杨×毛白杨［（Ｐｏｐｕｌｕｓｔｏｍｅｎｔｏｓａ×Ｐ．ｂｏｌｅａｎａ）×Ｐ．ｔｏｍｅｎｔｏｓａ］异源三倍体无性系综合形态特征为偏毛白杨,部分近于新疆杨（如长枝叶）,只有长枝叶、雄花序等表现出了较明显的巨大性．其花粉母细胞减数分裂进程较毛白杨、毛新杨约快８～１２ｈ,且极不同步．三倍体染色体联会和分离的行为复杂,在中期Ⅰ除了出现三价体、二价体、单价体外,还可见到四价体和五价体;在后期Ⅰ、后期Ⅱ亦可见到较高频率的落后染色体,遗传上属于部分异源三倍体．这些毛白杨异源三倍体表现高度不育,但存在着无性系差异．花粉部分可育三倍体（Ｂ３０２）的存在,为相关的遗传分析及倍性育种实践提供了极其有用的材料     

不同亲本起源的三倍体毛白杨叶绿体性状的变异

利用7个毛白杨不同亲本起源的三倍体无性系和3个二倍体无性系对叶绿体大小、数目、单位体积叶绿体DNA含量和单个细胞叶绿体DNA含量等性状进行了研究。结果表明:大部分三倍体毛白杨与二倍体亲本在叶绿体大小上差异不大;叶绿体数目则随着倍数的增加而增加,其中卵细胞染色体加倍成功的三倍体达到极显著水平;在单位体积、单个细胞叶绿体DNA含量方面,花粉染色体加倍的三倍体比卵细胞染色体加倍的三倍体变异更加显著,其中单位体积叶绿体DNA量的增加与单个细胞DNA量成正比,而与单位体积叶绿体数目关系不大。总之,加倍前后毛白杨叶绿体性状的变异,并不完全随着倍性的增加而增加,与亲本的特性关系密切,有偏母性遗传趋势。     

毛白杨研究现状

毛白杨主要分布在温带,是雌雄异株的阔叶落叶乔木。因其生长速度快、材质好,可用于防护林、经济林,同时是很好的纸浆原料。毛白杨有性生殖能力较低,嫁接、根繁、扦插等不能满足经济发展的需要,组织培养具有周期短,不受气候限制等特点是毛白杨规模化生产的有效途径。毛白杨育种工作一直是研究热点,基因工程在育种工作中的应用,加快了毛白杨品种改良和选育。同时,毛白杨性状相关基因的研究推动了林木耐逆工程的发展。     

毛白杨和皂荚幼苗应对自然干旱胁迫的响应

以北方重要的造林绿化树种毛白杨和皂荚的1 a生盆栽幼苗为试验材料,在自然干旱胁迫条件下,研究了毛白杨和皂荚幼苗的叶片含水量、水势、脯氨酸含量和可溶性糖含量的变化。结果表明:在自然干旱胁迫条件下,随着胁迫时间的延长,毛白杨和皂荚幼苗的叶片含水量和叶片水势均呈降低趋势,叶片脯氨酸含量呈逐渐增加趋势,叶片可溶性糖含量呈增加—降低—增加的波动趋势;胁迫12 d时,皂荚幼苗叶片含水量和叶片水势的降低幅度均>毛白杨,叶片脯氨酸含量的增加幅度>毛白杨,叶片可溶性糖含量的增加幅度<毛白杨;毛白杨和皂荚幼苗的叶片水势与叶片含水量均呈极显著正相关关系,叶片脯氨酸含量与叶片水势呈显著或极显著负相关关系。     

三倍体毛白杨AS-AQ法制浆技术研究

该文在对三倍体毛白杨的化学组成和纤维形态进行研究的基础上 ,着重进行了对其碱性亚钠 蒽醌法制浆特性的研究 .研究表明 :在相同蒸煮条件下 ,三倍体毛白杨较普通毛白杨细浆得率高 ,卡伯值低 ;浆张强度较普通毛白杨好 .三倍体毛白杨的碱性亚纳 蒽醌法浆 ,卡伯值在 18左右时 ,细浆得率达到 53 %以上 ,而且浆张强度较好 .所以 ,三倍体毛白杨是优良的纸浆材 ,而且较适合于用碱性亚纳 蒽醌法制浆     

毛白杨形态和类型的研究

本文既对毛白杨的宏观特征进行了详细地描述和研究,同时也利用扫描电镜对一些微观特征:叶背面气孔、角度层和毛的密度进行了研究,从以上两方面特征中,选取了45个性状,利用系统聚类对18个样本(类型)归类,从而把毛白杨划分为非皱折毛白杨类和皱折毛白杨类,并统一使用了自然变型这一分类等级,这将消除毛白杨种下分类等级的混乱,为毛白杨的良种选育提供依据。     

超声波、生长素和浸泡时长对毛白杨插穗生根率的影响

以毛白杨插条为材料,研究了3种超声波强度、3种生长素及3个浸泡时长对其扦插生根率的影响。结果表明,在相同生长素、相同浸泡时间下,以200,400 W超声波处理的毛白杨扦插生根率明显优于600 W及对照;在相同超声波及相同浸泡时间下,ABT对毛白杨生根具有促进作用,IBA和NAA与对照之间有差异,但差异不显著;在相同超声波、相同生长素处理下,以蘸根的插条生根率最高,6 h次之,12 h最差。在所有处理组合中,以400 W超声波,ABT100 mg/L,蘸根的组合生根率最高,达90%。     

转基因三倍体毛白杨花粉活力及枯落物外源基因检测

目的长期持续的开展转基因林木安全性评价研究,对林木遗传改良育种工作的开展和转基因林木的生物安全性评价具有重要意义。方法对田间种植11年和13年的转AhDREB1基因三倍体毛白杨[（Populus tomentosa × P.bolleana）× P.tomentosa]花粉活力和杂交结实率进行检测。此外,对自然条件下转基因三倍体毛白杨枯落物中外源基因进行检测,并从转基因三倍体毛白杨林下根际土壤中筛选出44株卡那霉素抗性细菌,对其基因组DNA进行PCR检测。结果MTT和TTC染色检测结果表明转基因三倍体毛白杨花粉没有活力,杂交试验结果再次表明转基因三倍体毛白杨花粉不具备可授性和育性,其杂交结实率为0。转基因三倍体毛白杨的枯落物（枝、茎和叶）无论是埋在土里,飘落在地表,飘落在草坪上,其外源基因在3个月后均未能检测到。种植13年的转基因三倍体毛白杨枯落物中的外源基因暂未水平转移到根际土壤可培养细菌基因组中。结论未发现大田种植13年的转基因三倍体毛白杨对周围生态环境造成显著影响。      

溃疡病菌诱导下毛白杨防御相关基因的应答反应

[目的]研究溃疡病菌诱导下毛白杨防御相关基因的应答反应.[方法]以毛白杨为试验材料,用溃疡病菌对7月龄幼苗进行接种,提取诱导前后的毛白杨树皮mRNA,通过反转录生成cDNA,构建72 h差异表达的SSH-cDNA文库.随机挑选199个阳性克隆进行测序,将测序结果与NCBI基因库中序列进行比较,并对这些EST在dbEST数据库进行同源检索分析,利用RT-qPCR对文库中7个基因进行进一步分析.[结果] 172个EST找到了同源序列,其中有32个序列与防御相关.在毛白杨受到溃疡病菌诱导时,这些防御基因的表达量明显上升.[结论]该研究为开展毛白杨抗溃疡病重要功能基因的克隆和鉴定奠定了基础.     

毛白杨生长状况研究

毛白杨是黄河流域一带的优良树种,主要分布在河北、河南、山东、陕西和甘肃东南部。通过树干解析得出：所调查的毛白杨生长良好,植株在10-12 a时,高度增长速度最快,12 a以后生长速度有所减缓;直径在10 a以后生长迅速,16 a时直径达到26.6 cm;在材积生长过程中,16 a的植株还未达到成熟龄,连年生长曲线和平均生长曲线没有交点,目前正处于生长旺盛阶段。回归分析表明,毛白杨的树高、直径、材积生长与年龄变化之间相关性紧密。     

三倍体毛白杨化学组分纤维形态及制浆性能的研究

该文对三倍体毛白杨的纤维形态、化学组分进行了观察和测定,发现其纤维平均长度大于其它品种的杨树,纤维的壁腔比也很小,纤维素含量高,木素含量少,是一种较好的造纸原料．对三倍体毛白杨进行硫酸盐法蒸煮,并对其纸浆性能进行检测分析表明,三倍体毛白杨易蒸煮、易漂白,其成浆得率和白度较高,物理强度较好．     

毛白杨多态SSR引物库和种质资源指纹图谱库构建

目的针对毛白杨优树种质资源形态学差异小、不易区分等问题,利用多态SSR引物构建优树种质资源指纹图谱,为毛白杨种质资源管理、新品种选育、知识产权保护等提供参考。方法本研究以山东冠县毛白杨种质资源库469个优树无性系为对象,从毛白杨SSR多态引物筛选入手,通过荧光SSR引物PCR扩增和毛细管电泳仪检测筛选SSR引物,并构建指纹图谱。结果在2 317对SSR引物中,共计得到清晰、特异、多态、稳定扩增的SSR引物406对,这些SSR引物在19条染色体上的分布数量介于3 ~ 39对之间,利用BLAST比对分析可将其中389对SSR引物定位到毛果杨基因组,构建了毛白杨优树种质资源多态SSR引物库。应用多态性较高的SSR核心引物,以及特异的SSR辅助引物相结合的技术策略,筛选出25对多态性较高的SSR核心引物,以及13对特异的SSR辅助引物,构建了毛白杨种质资源库内469个优良无性系指纹图谱库,并完成了指纹图谱的QR编码。结论本研究成功构建了毛白杨种质资源多态SSR引物库和优树无性系指纹图谱库,对与毛白杨类似的林木种质资源遗传变异研究以及品种鉴定、系谱分析等具有重要意义。