运用AFLP技术估计毛白杨及其杂种毛新杨的遗传杂合水平

首次报道以毛新杨 (Populustomentosa×P .bolleana)无性系TB0 1×毛白杨 (P .tomentosa)无性系LM5 0的回交子代 12 0株随机个体为材料 ,利用扩增性片断长度多态性 (AFLPs)标记技术研究毛白杨及其杂种毛新杨的遗传平均杂合水平。研究结果表明 :30对不同的AFLP引物组合能够检测到毛白杨的遗传平均杂合水平范围为 9 10 %～ 30 19% ,平均为 18 71% ;而毛新杨的遗传平均杂合范围为 1 39%～ 2 0 31% ,平均杂和水平约为 8 4 7%。因此 ,对于分离群体亲本杂合度来说 ,毛白杨平均杂合度为毛新杨的 2 2 1倍。     

杨树花粉染色体加倍有效处理时期的研究

以毛新杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｔｏｍｅｎｔｏｓａ×Ｐ．ｂｏｌｅａｎａ）为材料,在掌握小孢子母细胞减数分裂过程的基础上,对花粉染色体加倍中减数分裂的有效处理时期以及作用持续时间进行了研究,结果表明：（１）经秋水仙溶液处理所获得的花粉中均有一定比例的形态较大的花粉,最高可达８８％。这种大花粉经花粉染色体检查为２ｎ＝３８,且均能正常萌发。（２）一般只要是在水培４０ｈ左右,花药由淡绿色转为绿黄色以后且未变红前,也就是由细线末期到终变期之前处理,均能取得较好的加倍效果。（３）在有效处理时期内,处理次数与花粉得率也有一定的相关性,考虑２ｎ花粉比率及花粉量得率,处理次数以３～５次,每次间隔５～７ｈ为宜。     

毛新杨×毛白杨叶片表型和春季萌芽时间QTL分析

以毛新杨无性系TB0 1×毛白杨无性系LM5 0的回交子代 12 0株个体为作图群体 ,对控制叶片表型性状如叶长、叶宽、叶面积和叶柄长以及春季萌芽时间共 5个性状的数量性状位点 (quantitativetraitloci,QTLs)进行分析。运用AFLP标记技术结合拟测交作图策略构建了含有 393个AFLP标记的毛白杨及毛新杨的遗传连锁框架图。毛白杨遗传图上共含有 2 4 7个AFLP标记位点 ,连锁位点覆盖毛白杨基因组总长约 32 6 5 1cM ,而毛新杨遗传连锁图上共含有 14 6个标记位点 ,连锁位点覆盖毛新杨基因组总长约 1992cM ,这些连锁图的每一连锁群上含有的标记数为 4～ 30个。在此基础上 ,利用区间作图软件共检测到控制叶片表型性状的QTLs14个 ,位于 9个连锁群上 ;而对于春季萌芽时间共检测到 3个QTLs,分别位于 3个不同的连锁群上。在检测到的 17个QTLs中 ,每一QTL可解释表型变异的 7 6 %～ 15 8%。此外 ,发现控制叶长、叶宽和叶面积等相关性状的QTLs位于相同的基因组区域 ,这些QTLs主要位于毛白杨遗传连锁图的TLG2和TLG11以及毛新杨连锁图的TBLG1连锁群上。据控制叶片表型和春季萌芽时间的QTLs所处的基因组区域 ,可推测叶片表型和春季萌芽时间这两类性状是由各自相应的基因控制。     

毛白杨杂种外源基因稳定性及对土壤微生物的影响

转基因植物外源基因的稳定性、对土壤微生物种群数量的影响以及外源基因是否水平转移到土壤微生物中,是评估转基因植物生态安全性的重要组成部分。本研究利用PCR技术,分析了种植于山东省东营市试验林达3年的转AhDREB1基因毛白杨杂种(毛新杨×毛白杨)的外源基因稳定性,表明AhDREB1基因仍然存在于转基因植株中。采用平板稀释法对转基因与非转基因植株的根系土壤微生物进行种群数量分析,计数结果表明转基因植株与非转基因植株间根系土壤3大类微生物（细菌、放线菌和真菌）数量无显著差异。利用AhDREB1基因特异引物对土壤总DNA以及菌株DNA进行PCR扩增,均未检测到外源基因扩增产物。研究结果表明该转基因毛白杨杂种对土壤微生物系统尚无明显的影响。     

毛白杨杂种外源基因稳定性及其对土壤微生物的影响

转基因植物外源基因的稳定性、对土壤微生物种群数量的影响以及外源基因是否水平转移到土壤微生物中,是评估转基因植物生态安全性的重要组成部分.本研究利用PCR技术,分析了种植于山东省东营市试验林达3年的转AhDREB1基因毛白杨杂种(毛新杨×毛白杨)的外源基因稳定性.表明AhDREB1基因仍然存在于转基因植株中.采用平板稀释法对转基因与非转基因植株的根系土壤微生物进行种群数量分析,计数结果表明转基因植株与非转基因植株间根系土壤3大类微生物(细菌、放线菌和真菌)数量无显著差异.利用AhDREB1基因特异引物对土壤总DNA以及菌株DNA进行PCR扩增,均未检测到外源基因扩增产物.研究结果表明该转基因毛白杨杂种对土壤微生物系统尚无明显的影响.     

银腺杨与毛新杨正反交三倍体选育

采用花粉染色体人工加倍获得的银腺杨 (Populusalba×P .glandulosa)、毛新杨 (P .tomentosa×P .bolleana)未减数 2n花粉 ,施加一定剂量的辐射处理后杂交 ,两杂交组合共获得 16株三倍体 .其中银腺杨×毛新杨组合以1470rad处理最佳 ,三倍体得率 3 .8% ;而毛新杨×银腺杨 (16 80rad)则获得了高达 12 .9%的三倍体 .三倍体整体生长水平优势明显 ,单株生长更为突出 ,2年生实生苗的苗高和地径最高 4.9m和 5 .8cm ,分别超出群体平均值的5 8%和 176 % ;并且正反交三倍体的遗传效应差异明显 .利用未减数 2n花粉 ,经花粉辐射处理杂交选育杂种三倍体 ,将是今后白杨乃至杨属植物育种的最有效途径之一 .     

高温诱导白杨2n花粉有效处理时期的研究

以毛新杨 (Populustomentosa×P .bolleena)为材料 ,研究了高温诱导花粉染色体加倍与减数分裂始处理时期的相关关系 .试验结果表明 :高温诱导 2n花粉的有效处理时期 (也是相对非敏感时期 )位于终变期到中期Ⅰ之间 ,最高可获得 87 6 %的 2n花粉 ,但花粉量较少 ,同时还发现有连体花粉和疑为四倍性的超大花粉粒存在 .推断 2n花粉的产生除了高温可直接作用于纺锤体等造成染色体不减数外 ,还作用于细胞板的相关功能性机构 ,从而抑制新生细胞壁的形成 ,同样产生花粉染色体加倍效果     

白、青杨派间杂交幼胚培养及杂种子代的分子鉴定

利用切枝水培和组织培养技术,对白杨派的毛新杨和青杨派的不同种源小叶杨进行了派间杂交和杂交子代的幼胚培养研究。结果显示:以不同种源的小叶杨为父本和授粉后幼胚培养的时间对幼胚萌发率影响较大。其中毛新杨×小叶杨（内蒙古通辽）的幼胚培养效果最好,最适培养基为1/2MS+6BA 1.0 mg/L＋NAA 1.0 mg/L;且随着授粉后天数的增加,幼胚培养的萌发率也相应增加。在此基础上,选用SSR标记技术对杂交子代及其亲本进行了鉴定分析。共采用120对杨树特异的SSR引物对杂交亲本毛新杨和小叶杨进行了多态性筛选,得到了25对在双亲间显示多态性的引物。对其中的两对进行了杂交子代的SSR扩增分析,结果表明,杂交子代均显示出双亲间的杂种类型谱带,可以在分子水平上证明白、 青杨派间的杂交可配性。      

秋水仙碱对银杏和毛新杨雄株生殖细胞的生理影响

目的多倍化是树木遗传改良的重要途径,秋水仙碱诱导生殖细胞是树木多倍体诱变的重要方式,但还存在某些树种多倍体诱导困难、多倍化诱导质量难以判别等问题。因此,探究多倍化诱导机制,找到一种能够对秋水仙碱人工诱导树木生殖细胞多倍化效果进行初步判别的科学方法很有必要。方法本文以银杏和毛新杨雄性生殖细胞为研究对象,采用茚三酮显色法、CBA法、四氮唑蓝法、愈创木酚法、硫代巴比妥酸法,分别测定了受秋水仙碱诱导后其各自细胞内游离脯氨酸（PRO）含量、可溶性蛋白（Protein）的含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性、丙二醛（MDA）含量等变化趋势,并对比分析了银杏和毛新杨雄性生殖细胞在秋水仙碱加倍诱导状态下各自生理生化指标差异动态变化节点。结果秋水仙碱处理后,银杏生殖细胞内脯氨酸含量在12 ~ 36 h先增高后降低,可溶性蛋白含量1 ~ 36 h内降低,SOD活性有所降低,POD活性在3 ~ 36 h内大幅度升高,MDA含量6 h开始升高,12 ~ 48 h处在顶峰状态。毛新杨生殖细胞脯氨酸含量0.5 ~ 1 h内升高后期变化趋势不明显,可溶性蛋白含量24 ~ 48 h内略降低,SOD活性在12 ~ 48 h内明显升高,POD活性与空白组变化差异不明显,MDA含量与空白组、对照组相似。结论秋水仙碱诱导对银杏与毛新杨生殖细胞基因表达机制影响不同,对银杏生殖细胞的胁迫强于毛新杨。毛新杨受水分与秋水仙碱胁迫伤害较小,生理指标变化差异不大,但保护酶变化银杏相反,12 ~ 48 h内SOD活性上升明显,POD活性变化不明显。银杏生殖细胞POD活性上升,SOD活性有所降低,在此之前脯氨酸与MDA含量有明显上升趋势,可溶性蛋白含量下降。 所以秋水仙碱胁迫损伤积累后的基因表达调控可能是其生殖细胞多倍化困难的主要原因,对基因表达调控的影响主要在秋水仙碱胁迫后期。研究结果将为探究秋水仙碱诱导过程基因表达调控机制奠定基础,并为初步判别不同树木种质生殖细胞多倍化诱导难易提供了理论和实例参考。      

毛新杨×银灰杨杂种花粉母细胞减数分裂及花粉形态

利用醋酸洋红压片法观测毛新杨×银灰杨杂种雄株的减数分裂进程及花粉形态,为其基因资源的有效利用奠定基础。结果表明:室温20~25℃条件下,整个花期为7 d,减数分裂所需时间为39 h;在花粉母细胞减数分裂过程中,出现了融合纺锤体、平行纺锤体、垂直纺锤体、落后染色体、染色体桥等特异分裂相,且减数分裂产物中出现了单分体、二分体、三分体以及含微核的分体,说明毛新杨×银灰杨杂种在减数分裂过程中存在染色体不平衡现象;花粉粒的直径变化范围为15.07~54.61μm,平均直径为30.20μm,呈高斯分布,其中败育花粉率为9.47%,2n花粉率为1.41%。