植物转基因技术及其在林木遗传改良中的应用

转基因技术不断进步为基因的功能解析和生物的定向改良提供了最为有效的途径。林木基因工程育种也随着转基因技术的成熟而步入快速发展时期,但目前国内对林木基因工程育种中处于关键地位的转基因技术进行系统论述的还比较少。文中从原理、过程和优缺点等几个方面系统介绍了几种应用于植物基因工程的转基因技术,评述了转基因技术在林木中的应用现状,并对其在林木遗传改良中的应用前景进行展望,以期为后续的林木基因工程研究及应用提供参考。     

不同光强对6个欧美杨无性系苗期生长及光合特性的影响

[目的]研究6个欧美杨无性系生长及光合特性对不同光强的响应差异,为欧美杨苗期快速选育高光效优良品种提供一定的理论依据。[方法]在大田用遮阴网设置CK(100%自然光强)、L1(55%自然光强)和L2(20%自然光强),测定欧美杨的苗高增长量、叶片形态、光合速率、叶绿素荧光特性、叶绿素含量及矿质元素含量。[结果]除11-26-9外,无性系的苗高总生长量随着光强的降低呈下降趋势;随着光强的降低,不同无性系的叶片形态变化趋势不一致,3个光强下无性系间的单叶面积、叶形指数和比叶面积存在差异;无性系在L2处理下的净光合速率(Pn)最低,胞间CO2浓度(Ci)最高;3个处理下,11-26-8的气孔导度均最大;在L1与L2下,11-26-9的F1/F0值均最大;无性系的叶绿素b含量与叶绿素总含量呈现相同的变化趋势;11-26-4、11-26-8和11-36-26的钾、钙、镁元素含量随着光强的降低而增加。[结论]不同无性系对光强变化的适应策略不同,部分无性系的高生长和净光合速率随着光强的降低而减小,降低光强没有破坏无性系的PSⅡ结构。多数无性系的总叶绿素含量、矿质元素含量随着光强的降低而升高。11-36-26无性系的生长势及抗弱光能力较弱。     

2021 年 6 期目录

  目的   基于表型和生理性状对美洲黑杨种质资源的多样性和群体结构进行研究,为美洲黑杨种质资源的科学管理、高效利用和有效保护提供理论依据。   方法   对6个种源群体27个采样点的258个美洲黑杨无性系的1年生植株的22个表型和生理性状进行测定,通过方差分析、多重比较、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法研究美洲黑杨种质资源表型和生理性状的多样性和相关性、种源群体间的差异及分化水平、群体的遗传结构,采用模糊数学隶属函数的方法对无性系的表型和生理性状进行综合评价。   结果   美洲黑杨种质资源22个表型和生理性状的变异系数在0.56% ~ 53.48%之间,茎段和根系生物量性状的变异较大,叶绿素荧光参数（F_v/F_m）的变异最小;Shannon-Wiener指数在1.844 ~ 2.097之间;方差分析结果表明,除叶绿素荧光参数外,其他21个性状在种源群体内无性系间和种源群体间均存在极显著的差异（P < 0.01）,表型分化系数（V_st）在1.37% ~ 31.40%之间。与生理性状相比,种源群体间表型性状表现出更大的遗传变异。相关性分析结果表明美洲黑杨植株的株高、地径、根系生物量、茎生物量、叶片生物量、净光合速率（P_n）、叶片形状和叶片碳、氮含量之间均存在较强的正相关关系,胞间CO₂浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）与植株生长量相关性状指标之间表现为负相关关系。通过主成分分析提取了5个主成分因子,累计贡献率达到80.51%。构建了表型生理性状评价模型,将美洲黑杨无性系分为优、良、中和差4个等级。基于种源群体间的平方欧式距离将6个种源群体划分为3类:位于南方密西西比河中下游流域的密苏里州（Mis）、田纳西州（Ten）与路易斯安那州（Lou）种源群体的无性系为一类;分布在密西西比河上游流域的艾奥瓦州（Iow）种源群体的无性系和圣劳伦斯河流域的魁北克省（Que）种源群体的无性系为一类;位于西北方向的哥伦比亚河流域的华盛顿州（Was）种源群体无性系单独分为一类。   结论   美洲黑杨表型和生理性状具有丰富的多样性,种源群体间和种源群体内无性系间植株的表型和生理性状发生了变异,同时其表型和生理性状的特征与种源群体的分布和气候类型有一定的关联。本研究的结果为美洲黑杨种质资源的保护、管理和利用及优良种质的选育和评价提供了科学依据。      

我国杨树育种的研究进展及对策

简要介绍了我国杨树育种研究的发展历程、进展状况及取得的成就,分析了制约我国杨树良种选育的主要因素,提出了今后我国杨树育种应以社会需求为导向,制定长短目标结合的系统育种计划,大力丰富并创新杨树种质,重视亲本选择,加强生态育种和低耗高效型品种选育,在不断革新的育种理论和技术基础上,探索建立现代杨树育种体系,从而促使我国杨树育种获得新突破。     

不同基因型欧洲黑杨幼苗氮素利用效率差异及其机理初探

以104份欧洲黑杨不同基因型(无性系)为材料,通过生长量和生理指标的测定,研究土壤施氮和不施氮条件下其氮素利用效率的差异。结果表明:不同供氮水平下,不同基因型欧洲黑杨生长差异显著。根据2个供氮水平的苗木年平均材积生长量将欧洲黑杨群体划分为4个类型:双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型,并结合氮反应指数在双高效型与高氮高效型中分别筛选出8个氮素利用效率高、生长表现优良的基因型,具较高的育种价值。比较分析欧洲黑杨不同基因型氮素利用效率相关指标,发现双高效型的净光合速率、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、根系干质量、体积、比表面积均高于高氮高效型,初步揭示了不同类型欧洲黑杨氮利用效率存在差异的机理。     

美洲黑杨杂种不同生长势无性系光合特征

以美洲黑杨杂交子代2年生的高(H4)、低(L3)生长势无性系及父本(F)为试验材料,比较其净光合速率(Pn)日变化及对有效光辐射(PAR)和CO2响应等生理特征差异.结果表明:H4,L3,F的Pn日变化曲线没有显著的双峰现象,H4的光合优势主要集中在6:00-12:00之间;光响应曲线数据分析表明:3个系号除暗呼吸速率(rd)外,最大光合速率(Pnmax)、表观光合量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)等存在显著差异,H4的Pnmax最大,为21.47 μmol·m-2s-1,超过L3达39.42％,其LCP最小,仅15.09 μmol·m-2s-1,LSP值又最大,分别超过L3和F值的17.03％和10.35％;CO2响应曲线数据分析表明:各系号间仅Pnmax有显著差异,羧化效率、CO2补偿点(CCP)、光呼吸速率等差异均不显著,H4的羧化效率略高于L3和F,而CCP则稍低于L3和F,表明高生长势植株在CO2的转化效率和利用效率上稍有优势.高生长势无性系H4利用弱光的能力较强,且能在强光下进行相对高效的光合作用,其光合速率的优势主要集中在上午,日积累的优势更加明显,但对于CO2的吸收利用能力仅略有优势.     

美洲黑杨及其杂种F1不同生长势无性系叶片δ13C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Ft;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.     

美洲黑杨及其杂种F1无性系光合特性的研究

以美洲黑杨杂种F1代及亲本为研究材料,对叶面积、气体交换指标、气孔特征和Ru BP羧化酶活性等进行测定,以揭示美洲黑杨亲本与杂交子代的光合速率、气孔特征、RuBP羧化酶活性差异及其相互之间的关系,进而探讨美洲黑杨不同生长势子代形成的生物学机理。结果表明:与亲本和低亲子代相比,超高亲子代H1、H2的光合面积(单叶面积和单株叶面积)最大、光合生产率(平均超母本46.22%,超父本66.37%)、叶绿素含量最高(平均超母本280.09%,超父本452.29%)、Ru BP羧化酶活性最大(平均超母本20.79%,超父本58.56%),上、下表皮数量比和气孔频度最大,光饱和点最高(平均为2 189.33μmol·m-2·s-1),而光补偿点、表观量子效率和暗呼吸速率最低,使其具有更广的光强适应能力,高效的光能吸收、转化和碳固定速率,并促进干物质积累和器官形态建成,从而提高生长速度。单株叶面积、光合生产率和叶绿素含量可作为生长量评选的间接指标。     

雷公藤以芽繁芽组织培养研究

以雷公藤茎段为材料,用正交试验设计来寻找其组织培养的最佳配方,结果表明：芽段在MS＋NAA0．01mg／L培养基中,可萌动产生新叶和新芽;在增殖培养中,以1／2MS＋6-BA1mg／L＋NAA0．2mg／L组合月增殖系数最大,达5．38,且芽生长最好;在生根培养中,以1／2MS＋ABT-1^#0．6mg／L＋IBA0．3mg／L的生根率最高,达80．8％。