基于ESTs序列的杨树木质部形成相关EST-SSRs标记的开发与应用

ESTs数据库的发展为分子标记的开发提供了宝贵的资源。本研究从NCBI下载与杨树木质部形成相关的5359条ESTs序列,在其中257条序列中检测到279个SSRs位点,检出率为5.2%。全部SSRs共分为84种重复单元,平均长度18.2bp,变幅为15～36bp,平均分布频率1/6.94kb。所有类型中三核苷酸重复单元占总SSRs的41.3%,处于主导地位。AAG占三核苷酸重复单元的比例为27.0%,是三核苷酸重复单元中的优势重复类型。利用primer3在线设计引物,通过生物信息学方法筛选出7对引物,其中6对扩增效果较好。利用筛选出的引物对19个杨树无性系进行扩增,每对引物产生多态性条带数目为3～6条,平均4.16条。引物多态信息量变化范围为0.2267～0.9845,平均0.5485。应用NTSYS软件在相似系数为0.68水平可将19个杨树无性系准确聚类。研究结果表明,利用ESTs序列进行SSRs的开发是一种切实有效的方法,为EST-SSRs在杨树遗传图谱构建以及遗传多样性等方面的应用奠定了基础。     

杨树Genomic-SSR与EST-SSR分子标记遗传差异性分析

利用16个杨树无性系对Genomic-SSR和EST-SSR两种SSR标记的遗传差异性进行分析。统计分析结果表明,Genomic-SSR平均检测到的等位基因数为4.1、Shannon指数为1.0646、观测杂合度为0.4427、期望杂合度为0.5523;EST-SSR平均检测到的等位基因数为2.8、Shannon指数为0.6985、观测杂合度为0.2330、期望杂合度为0.4684。聚类分析结果显示,EST-SSR相对Genomic-SSR能更精准地鉴别基因型。研究结果表明,在标记多态性及基因型鉴别等方面EST-SSR与Genomic-SSR均具有显著的遗传差异性。通过对两种分子标记遗传差异的比较分析,可为合理利用SSR标记进行物种遗传多样性等相关研究提供依据。     

高产优质毛白杨良种组培繁育体系构建

目的毛白杨是我国北方人工林营造、景观绿化及木材加工等产业应用的主要树种。近年来,由于林业产业升级,原有的毛白杨多圃配套繁育体系不能满足高质量毛白杨良种的快速繁育需求,因此亟需构建高效的毛白杨良种繁育技术体系以保障毛白杨良种在木材生产以及城市绿化中的广泛应用。方法以高产优质毛白杨良种‘毅杨1号’‘毅杨2号’和‘毅杨3号’为研究对象,以其茎段和叶片为试验材料,利用组织培养技术构建毛白杨良种组培繁育体系。本研究系统地分析了‘毅杨 1 号’ ‘毅杨2号’和‘毅杨3号’外植体的消毒方法及植物激素对其不定芽、生根及叶片增殖诱导过程中的作用。结果（1）75%乙醇处理30 s联合2%次氯酸钠处理5 min是3个毛白杨良种外植体的最佳消毒方法。（2）不定芽诱导中0.3 mg/L 6-BA和0.1 mg/L的NAA适用于‘毅杨 1 号’和‘毅杨2号’ ‘毅杨3号’则在0.5 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA的条件下增殖系数达到最大。（3）生根诱导中‘毅杨 1 号’和‘毅杨3号’的IBA最适质量浓度为0.5 mg/L,‘毅杨2号’则为0.3 mg/L。（4）叶片增殖结果显示,‘毅杨 1 号’和‘毅杨3号’的植物激素最适质量浓度为1.0 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA,‘毅杨2号’为0.7 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA。结论本研究构建了‘毅杨 1 号’ ‘毅杨2号’ ‘毅杨3号’的快速繁育体系,可用于毛白杨良种的快速繁殖以及遗传转化研究,并将为毛白杨良种推广应用以及进一步利用基因工程技术在分子水平对现有良种开展精准改良奠定了基础。      

高产优质毛白杨良种施肥响应特性解析

目的探寻林木最佳栽培方法是切实提高森林生产力的重要举措。由于毛白杨是杂种起源，其种内无性系间施肥响应特性差异显著。为保证人工林建设的速生丰产特性，同时减轻环境保护压力，应该大量推广毛白杨良种配制最佳施肥配比。方法以3个毛白杨良种为研究对象，利用不同施肥处理探明影响其重要生长性状的最佳施肥配比，并对高产优质毛白杨良种施肥响应特性相关的候选基因表达模式进行系统解析。结果‘毅杨1号’最佳施肥配比为N（3 g） + P₂O₅（2. 25 g） + K₂O（1 g）；‘毅杨2号’最佳施肥配比为N（3 g） + P₂O₅（2. 25 g） + K₂O（0.5 g）；‘毅杨3号’最佳施肥配比为N（7 g） + P₂O₅（2. 25 g） + K₂O（0.5 g）。其中，氮元素是影响毛白杨毅杨良种的苗高、地径以及生物量最为显著的营养元素。为进一步解析其遗传调控基础，对与氮素运输、同化、代谢相关的16个重要候选基因在不同氮肥施肥水平下在叶片以及根系中的表达模式进行了解析。候选基因表达模式分析结果表明，毛白杨良种氮素相关候选基因在叶片以及根中聚类成不同的模块，并且无性系之间表达模式差异显著。结论本研究阐明了毅杨毛白杨良种的施肥响应特性，系统分析其转录调控特异性将有利于解析其氮肥响应特性形成的分子机制，并对进一步针对氮素吸收利用效率开展遗传改良的分子设计育种具有重要意义。      

基于Logistic和Gompertz模型的小叶杨幼苗生长组合优化模型

目的  通过对我国小叶杨幼苗的株高生长规律及生长模型的研究，为其生长预估及科学育苗提供参考。 方法  以来自我国16个产区的小叶杨幼苗作为研究对象，通过试验地调查及测量等方法获取基础数据，以时间维度建立生长模型分析小叶杨幼苗株高的生长规律。选取具有生物学意义的生长方程，根据模型拟合优度与评价指标选取最优基础生长模型，并在最优模型的基础上构建适合不同产区幼苗生长的组合优化生长模型。 结果  （1）不同产区的样本株高的综合最优基础模型分别为Logistic方程和Gompertz方程，其中Logistic模型的R2和预测精度分别在0.847 9和92.23%以上，Gompertz模型的R2和预测精度分别在0.891 5和92.60%以上。（2）在此基础上构建的组合优化模型对我国7个产区的小叶杨幼苗生长呈现出较大的F值（α = 0.01）和较高的预测精度，其中门源回族自治县样本的预测精度提高了0.90%，富平县和都兰县的样本预测精度分别提高了0.37%和0.34%，且模型显著相关。（3）通过组合优化模型参数发现16个产区样本平均在17.73 d达到生长速率最大点。 结论  小叶杨幼苗的生长受地理位置和气候等条件的影响，通过建立符合不同产区小叶杨幼苗生长的模型，有利于提高生长模型的精度和适用性，不仅能为幼苗研究提供科学基础，也为进一步的全基因组关联分析奠定基础。      

毛白杨MSAP体系优化及DNA甲基化的初步分析

首次利用MSAP技术开展毛白杨DNA甲基化研究。在优化选择性扩增体系的基础上,对毛白杨亲子代的CCGG位点甲基化相对水平、CCGG位点胞嘧啶甲基化模式的遗传变异进行了初步分析。结果表明:①引物H/M+3、引物E+A+2、dNTP、Taq酶、预扩增产物稀释倍数分别为0.03 nmol、0.03 nmol、0.20 mmol/L、1 U(或1.5U)、40倍时组成的20μL反应体系经PCR扩增后电泳,可得到品质最佳的银染谱带。②毛白杨CCGG位点甲基化相对水平约为26.75%～29.39%,CNG甲基化相对水平低于CG甲基化相对水平,子代的甲基化相对水平低于亲本的甲基化相对水平。③子代中发生遗传变异的CCGG位点数之比为1∶1。遗传自亲本的CG甲基化位点数高于遗传自亲本的CNG甲基化位点数,遗传自父本的甲基化位点数高于遗传自母本的甲基化位点数;子代甲基化位点的变异以去甲基化为主,发生CG甲基化变异的位点数与发生CNG甲基化变异的位点数之比为1∶1。     

低温胁迫下美洲黑杨与大青杨杂种无性系若干生理指标变化研究

以美洲黑杨与大青杨6个杂种无性系1年生扦插苗为材料,对其5 ℃ 连续5 d低温胁迫过程中若干生理指标的变化规律进行研究。结果表明,随着胁迫时间的延长,6个无性系叶绿素含量和最大光能转换效率逐渐降低,丙二醛含量保持逐渐上升趋势,而可溶性糖与可溶性蛋白含量均呈现出先上升后下降的趋势。此外,各指标6 个无性系间差异明显:无性系DU146 和DU147 叶绿素含量、最大光能转换效率、可溶性糖以及可溶性蛋白含量在胁迫过程中均相对较高,而丙二醛含量及其增加倍数相对较低,说明其具有较强的光合作用及低温耐受能力;其次是无性系DU136 和DU165;而无性系DU135 和DU150光合作用及低温耐受能力较弱。      

美洲黑杨种内杂种无性系树皮厚度与湿心材变异分析

对25个美洲黑杨无性系单株材积、湿心材、通直度、尖削度、树皮厚度等性状进行了调查研究。方差分析结果显示,各性状差异极显著(Sig.0.01),存在广泛变异,重复力高(R0.58);表型相关和遗传相关分析表明,单株材积、湿心材材积、树皮材积、通直度、尖削度、不同高度直径间显著正相关;单株材积与树皮材积(r=0.992)、湿心材材积(r=0.596)呈线性相关。利用综合评定法评价无性系,当入选率为20%,初步选出624、609、616、629和623等5个无性系,入选无性系单株材积、地径和胸径遗传增益分别为30.49%、11.12%和15.60%。