转BpCCR1正义链及反义链对7年生盆栽白桦木质素的影响及优良株系选择

目的肉桂酰辅酶还原酶（Cinnamoyl-CoA Reductase，CCR）是催化木质素合成特异途径中的第一个限速酶。通过测定转基因株系和野生型株系（WT）的木质素和单体含量，探究转BpCCR1基因正义链和反义链对白桦木质素含量的影响，进而筛选出转基因优良株系。方法以获得的7年生白桦转BpCCR1正、反义链株系为试验材料，采用PCR及qRT-PCR技术分别对目标基因的稳定性及表达量进行检测，采用改进的Klason法及液相色谱法分别对木质素含量及单体含量进行测定，采用硝酸－氯酸钾法和排水法分别对木纤维长和宽及基本密度进行测定，并调查树高及胸径，以此来分析转BpCCR1正、反义链对白桦上述性状的影响。结果PCR检测表明，5个转正义链株系及14个转反义链株系的目标基因均为阳性；qRT-PCR分析显示，BpCCR1基因不但在转正义链株系中上调表达，而且在转反义链株系中也呈上调表达。转正、反义链白桦株系木质素含量均增加，其中10个转反义链株系的Klason木质素和总木质素含量均值较野生型株系（WT）分别提高了7.46%和7.05%，木质素含量最高的FCR11株系较WT株系分别提高了12.26%和11.81%；转基因株系基本密度虽然有一定的变化，但无明显规律。转正义链株系的木纤维宽明显变小，5个株系均值较WT减少8.82%；而转反义链株系的木纤维长受到明显抑制，有11个株系与WT的差异达到了显著性水平（P < 0.05），其均值较WT减少12.12%。转基因株系与WT的材积差异也达到显著性水平，有11个转反义链株系的材积大于WT，7个株系达到显著性水平（P < 0.05），其平均材积生长量较WT提高77.1%。采用主成分分析法选择FCR2、FCR27和FCR33株系为优良株系。结论转BpCCR1正义链及反义链均提高白桦木质素含量，综合树高、胸径等6个性状筛选出3个优良转基因株系。      

紫叶桦与裂叶桦杂交子代的种子活力及叶片性状分离

[目的]为了研究紫叶桦和裂叶桦叶片目标性状的显隐性以及基因型,筛选优良杂交组合,为种子园营建奠定基础。[方法]本试验以紫叶桦、裂叶桦以及白桦和欧洲白桦为杂交亲本,分别设计了不同杂交组合进行杂交制种。针对各杂交组合的种子千粒质量、种子活力以及杂种子代的生长量等进行差异显著性分析。研究各组合子代叶片目标性状的分离比例及规律,采用X~2法对该分离比例进行可靠性检测,进而验证亲本基因型的推测。[结果]分析表明,杂交组合间种子千粒质量、发芽率、发芽势、发芽指数及苗高、地径等性状的差异均达极显著(P0.01),紫叶桦的杂种种子千粒质量及活力性状的变异系数较高,达到66%～78%,其它性状及裂叶桦的杂种子代各性状变异系数为19%～47%,各性状的广义遗传力均在76%以上。综合种子千粒质量、种子活力、苗木生长以及叶片目标性状分离情况,选出LCK×Z1、Z4×1-28和LY×LCK 3个优良杂交亲本组合。根据紫叶桦的杂种子代全部呈现紫叶与绿叶2种类型,确定其为杂合基因型,紫叶为显性性状;又依据其子代紫叶与绿叶比例的9∶7、1∶1、1∶3、3∶5四种类型,确认紫叶由2对基因控制,属于互补作用,基因型为P_B_。根据裂叶桦的多个杂交组合中,仅与来自同一家系正常叶的半同胞个体(LCK)杂交才产生裂叶子代的现象,确定裂叶为隐性性状,该子代中裂叶与正常叶的分离比例为1∶3,推断该性状也为2对基因控制,属于叠加效应,裂叶桦的基因型为ddbb。卡方检验结果支持上述基因型及表型的推测。[结论]本研究确定紫叶性状为显性、裂叶性状为隐性,紫叶桦和裂叶桦的基因型分别为P_B_、ddbb,选出LCK×Z1、Z4×1-28和LY×LCK分别为紫叶桦和裂叶桦种子园营建时的优良杂交亲本组合。     

紫雨桦杂交子代苗期生长及叶色性状的变异

  目的  利用杂交过程中亲本的配子重组及基因交换,创造变异丰富的子代群体,为后续林木良种及新品种选育提供物质基础。  方法  以3株紫雨桦为母本,7株白桦作为父本进行杂交,共得到19个杂种家系,调查了各家系紫叶苗木的高和地径等生长性状,5—9月不同发育时期的叶绿素、花青素、叶色参数（L*、a*、b*）等叶色性状以及2个年度的保存率,对各性状在家系间的差异进行了统计分析。  结果  （1）生长、叶色等性状在家系间大多存在显著（P < 0.05）或极显著（P < 0.01）差异。不同性状的变异幅度差异很大,苗高、地径变异在25.00%左右,花青素相对含量以及黄蓝饱和度（b*）在33.67% ~ 53.20%之间,其他性状的变异系数多为15.00%上下。（2）叶色性状随季节变化明显。花青素相对含量和红绿饱和度（a*）在5、6月最高,7、8、9份明显降低,这与紫雨桦叶色春季呈现紫色、夏季逐渐变绿色的季节变化吻合;b*随季节变化呈现逐渐增加的趋势,这也与叶片颜色逐渐变蓝的趋势一致。（3）保存率在家系之间变异较大,有3个家系的保存率较高,分别为95.0%、90.4%、88.4%,3者均值与保存率最低的3个家系的均值相差2.7倍。在各家系中,父本为大兴安岭种源的保存率更高,较父本为种子园的高出12.2%。  结论  紫雨桦与白桦杂交,家系间的生长性状、花青素含量、叶色参数以及保存率等产生了丰富变异,为后续进一步筛选彩叶桦优良杂种新品种奠定了基础。采用寒温带种源白桦为父本杂交,提高了子代抗寒性。      

应用曲线模型解析施肥对白桦苗期年高生长节律的影响

为了解析施肥对白桦苗期年高生长节律的影响,以30个白桦无性系1年生盆栽苗木为试验材料,利用前期筛选的施肥配方对其分别进行间隔7、14、21 d/次的施肥处理,以不施肥处理为对照。自5月1日至9月29日,每隔15~18 d进行1次苗高调查。针对调查的所有苗高数据进行方差分析和多重比较,利用方程分别对不同施肥处理下各无性系的苗高生长曲线模型进行拟合,Logistic根据曲线模型预测的速生期各参数变化规律,分析施肥促进白桦高生长的机制。结果表明:各施肥处理之间、各无性系之间均存在极显著差异(P<0.01),施肥处理与无性系之间的交互作用显著(P<0.05);各处理下白桦无性系苗高生长均符合"S"形曲线模型,各处理下及各无性系的Logistic方程拟合系数均高于0.97。由施肥与对照处理下苗高生长模型参数比较可知,施肥显著促进白桦高生长的机制是延长了速生期的生长时间,增加了速生点处生长速度,提高了速生期苗高的生长量及日生长量。3种处理中以处理1效果最好,其苗高实测值较对照提高了62.89%;各无性系对施肥的响应存在差异,有的无性系喜肥、有的耐瘠薄,而无性系W11、W5的适应性较强,在各种肥力条件下均生长较好。     

转基因白桦不同杂交组合的种子活力测定及外源基因的遗传规律分析

转基因植物的遗传稳定性分析是基因工程的重要环节。本研究以转基因白桦的控制授粉杂交子代家系、正反交子代家系以及自由授粉的半同胞子代家系为研究对象,测定了各家系间的种子千粒质量、发芽率、发芽势以及活力指数。结果表明:各家系间种子千粒质量及种子活力等指标差异达到极显著水平(P0.01),各性状的变异系数在41.09%~73.16%之间,遗传力在98.00%以上;种子千粒质量与发芽率、发芽势、活力指数呈极显著正相关,相关系数分别为0.916、0.803与0.896。转基因株系与非转基因株系正反交群体的外源基因检测表明:外源基因通过雌配子的传递效率高于雄配子,雌、雄配子外源基因传递效率分别在60.00%、30.00%左右。杂交子代家系外源基因检测结果表明,4个转基因株系有1个插入位点,1个株系有2个插入位点。卡方检验表明:外源基因插入位点为一个的转基因株系,其配子类型符合1∶1的分离规律;外源基因插入位点为2个转基因株系,其配子类型符合3∶1的分离规律。      

转BpCHS基因过量表达白桦叶片和韧皮部色素含量及植株表型分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是类黄酮类物质生物合成途径中的关键酶,该酶不仅在植物花色及叶色形成中起决定作用,同时还参与植物的多种生理生化过程。为了揭示白桦查耳酮合酶的功能,试验以白桦成熟合子胚为受体,以35S启动子驱动的BpCHS3为载体,采用农杆菌介导法开展转BpCHS3基因研究,利用含50 mg/L Hyg的培养基进行抗性筛选转基因株系,同时结合目标基因的PCR验证,试验获得转BpCHS3白桦15个阳性株系,分子检测证明,目标基因整合到白桦基因组中,BpCHS3能在转基因白桦中过量表达。2年生转基因白桦生长及表型观察发现,转基因白桦与WT株系的苗高及地径差异不显著,而侧枝数显著高于WT株系(P0.01);转基因白桦叶片呈现浅绿色、茎杆为浅黄绿色,光合色素及花青素质量分数测定显示,叶片组织中转基因白桦的叶绿素、类胡萝卜素及花青素质量分数均显著低于WT株系(P0.01),花青素相对质量分数均值低于WT株系的45.99%;韧皮组织中转基因株系的光合色素质量分数均高于WT,花青素相对质量分数与WT株系差异不显著。转基因白桦中BpCHS1和BpCHS2家族基因表达特性分析发现,相对WT株系转基因白桦的BpCHS1和BpCHS2基因均呈下调表达(OE1株系除外),认为过量表达BpCH3白桦中发生了BpCH1和BpCH2的共抑制现象。     

转betA基因小黑杨生长及适应性

为了选出速生耐盐的转betA基因小黑杨优良株系,以盐碱地营建的13年生转betA基因小黑杨试验林为材料,开展生长适应性分析,结合5年生时该试验林优良株系选择结果,对早期评价进行验证。结果显示:参试株系树高、胸径、材积生长及保存率等性状在株系间的差异均达到极显著水平(P<0.01),综合评价选出T01、T06和T08株系为优良株系,其中T01株系的树高、胸径和材积均值分别为11.03 m、11.76 cm和0.055 m3,较对照株系分别高16.42%、14.81%和48.67%。该试验林本次选择结果与5年生时的选择结果一致,说明转betA小黑杨在造林试验初期进行优良株系选择也准确可靠。参试株系分子检测显示,外源betA基因仍稳定整合于转betA小黑杨的基因组中,并且能够正常表达。入选的T01、T06和T08株系为生长量大、耐盐性强的优良株系,这些入选株系为后续转betA小黑杨的环境释放及生产性试验提供指导。     

白桦四倍体与二倍体杂交的亲本配合力分析

【目的】基于白桦四倍体与二倍体杂交产生的子代（三倍体）测定分析结果，选出生长与材质性状兼优的杂交优势亲本及组合，为种子园的亲本选配提供理论依据。【方法】以白桦测交系交配设计获得的40个杂交组合10年生杂种试验林为研究对象，测定各杂交组合的生长、材性和保存率等性状，利用SPSS22.0、WinNCⅡ等软件对各性状进行方差、配合力及效应值分析，采用隶属函数法并结合主成分分析综合评价各性状，选择杂交优势亲本及组合。【结果】1）不同亲本杂交组合间的生长、材性和保存率等性状方差分析显示（除木材密度和保存率性状外），7个性状的组合间方差、配合力方差均达显著或极显著水平；7个性状的变异系数在6.34%～55.29%之间，广义遗传力和狭义遗传力分别在38.83%～73.72%和22.23%～68.48%之间，其中部分性状家系间变异较大、遗传能力较强。2）树高、胸径、材积、木质素含量和纤维长宽比5个性状的一般配合力（GCA）效应以及特殊配合力（SCA）效应差异均达显著或极显著水平。双亲的加性效应对胸径、材积等生长性状以及纤维素、半纤维素、纤维长宽比等材质性状具有明显影响，母本的加性效应远大于父本，且占主...