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分子植物育种 2022年

作者：刘晓迪李国雷杜建军牛东升苏立琢张杰 Saleem Ud Din 董黎曹森毕伟孙宇涵李云北京林业大学生物科学与技术学院国家林业与草原局刺槐工程技术研究中心林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学林学院北京市林业工作总站

年龄效应和位置效应常导致成年树上部枝条作为外植体进行组织培养过程中生根难、生根率低。本研究以成年刺槐YQ1、YQ2树冠上部枝条上的嫩芽作为外植体，设计了暗培养、液体培养、活性炭、暗培养+液体培养、暗培养+活性炭和LED光质配比...

年龄效应和位置效应常导致成年树上部枝条作为外植体进行组织培养过程中生根难、生根率低。本研究以成年刺槐YQ1、YQ2树冠上部枝条上的嫩芽作为外植体，设计了暗培养、液体培养、活性炭、暗培养+液体培养、暗培养+活性炭和LED光质配比不同试验组合等组培条件，通过根系指标筛选出最佳的生根技术参数。结果显示：在组培苗生长发育中，在暗培养+液体培养条件下第4天诱导出不定根。该试验组合生根时间最早，生根率最高，为100%，生根数可达7.80条，平均根长为10.40 cm。研究结果为刺槐良种苗无性繁殖提供了技术支撑。

关键词：

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光学透明技术在植物多尺度成像中的应用

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植物学报 2022年第1期57卷 98-110页

作者：马灵玉祁晓红胡子建沈微微王广超张柏林张曦林金星北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学树木与基因编辑研究院北京100083 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室北京100083

光学透明技术是一种通过各种化学试剂,将原本不透明的生物样本实现透明化,并在光学显微镜下深度成像的技术。结合多种光学显微成像新技术,光学透明技术可对整个组织进行成像和三维重建,深度剖析生物体内部空间特征与形成机制。近年来,... 详细信息

光学透明技术是一种通过各种化学试剂,将原本不透明的生物样本实现透明化,并在光学显微镜下深度成像的技术。结合多种光学显微成像新技术,光学透明技术可对整个组织进行成像和三维重建,深度剖析生物体内部空间特征与形成机制。近年来,多种植物光学透明技术和多尺度成像技术被陆续研发,并取得了丰硕的研究成果。该文综述了生物体光学透明技术的基本原理和一些新技术,重点介绍基于光学透明技术开发的新型成像方法及其在植物成像与细胞生物学中的应用,为后续植物整体、组织或器官的透明、成像与三维重构及功能研究提供理论依据和技术支持。

关键词：植物整体透明多尺度成像光学透明技术三维重构

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杨树派间远缘杂种小胡杨(Populus simonii×***)组培快繁体系的构建

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分子植物育种 2023年第7期21卷 2337-2343页

作者：崔晓彤刘婉婷张恒月段乌拉王君北京林业大学生物科学与技术学院北京市林木分子设计育种高精尖创新中心林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京市黄垡苗圃北京102601 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心巴彦淖尔015200

小胡杨是小叶杨和胡杨远缘杂交选育出的抗旱、耐盐碱优良品种,但是其硬枝扦插生根率低,限制了其大面积推广种植。构建小胡杨组培快繁体系既可实现良种快繁,又可为其持续遗传改良奠定基础。本研究以小胡杨无菌苗为材料,分别利用完全随机... 详细信息

小胡杨是小叶杨和胡杨远缘杂交选育出的抗旱、耐盐碱优良品种,但是其硬枝扦插生根率低,限制了其大面积推广种植。构建小胡杨组培快繁体系既可实现良种快繁,又可为其持续遗传改良奠定基础。本研究以小胡杨无菌苗为材料,分别利用完全随机区组和单因素试验设计筛选出叶片不定芽再生及生根的适合培养基,并初步探索了再生植株的移栽条件。结果显示,小胡杨叶片不定芽再生的最佳培养基为MS+0.4 mg/L6-BA+0.4 mg/L KT+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂(pH=5.8~6.0),叶片分化率可达(97.61±4.12)%,平均每个外植体产生(1.80±0.66)个不定芽;最佳生根培养基为1/2MS+0.3 mg/L IBA+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂(pH=5.8~6.0),生根率可达(98.67±0.13)%,接种9 d就可生根,接种30 d后,平均根长达(7.27±0.41)cm,平均苗高为(6.44±0.07)cm,单株叶片数达(10.47±0.35)片;将生根培养30 d的再生植株移栽到草炭土∶珍珠岩∶蛭石=3∶1∶1混合的基质中,15 d后成活率可达83.33%。小胡杨组培快繁体系的建立,为实现其无性系大规模繁殖提供了技术支持,同时也为继续开展小胡杨双二倍体诱导奠定了基础。

关键词：小胡杨组织培养叶片不定芽再生生根

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气候变化情景下大花杓兰在中国的适生区预测

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生态学报 2024年第1期44卷 209-223页

作者：吴齐董树斌杨蕾亓秀金张毓杨明琪任志河刘青昊程瑾北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083 国家植物园北京100093 北京林大林业科技股份有限公司北京100083 河北省大海陀国家级自然保护区管理处张家口075500

大花杓兰(Cypripedium macranthos)隶属兰科杓兰属,是国家二级重点保护野生植物,与大多数杓兰属植物分布在我国西南山区不同,主要分布于我国的华北、东北和台湾等地区。多年来,过渡采挖等导致了大花杓兰种群数量和个体数目急剧下降。鉴... 详细信息

大花杓兰(Cypripedium macranthos)隶属兰科杓兰属,是国家二级重点保护野生植物,与大多数杓兰属植物分布在我国西南山区不同,主要分布于我国的华北、东北和台湾等地区。多年来,过渡采挖等导致了大花杓兰种群数量和个体数目急剧下降。鉴于大花杓兰特殊的分布格局和濒危现状,选择过去、当前和未来8个气候情景,利用MaxEnt物种分布模型结合38个环境变量及来源于数据库和最新实地调查的80个分布位点进行建模,分析了影响大花杓兰分布的关键环境变量,预测了其在当前、过去和未来气候情景下的适生区及其分布中心和迁移趋势。结果表明:当前情景下,大花杓兰适生区主要分布在我国东北和华北地区。影响其分布的5个关键环境变量分别是:UV-B最强月份均值(UV-B3,贡献率:54.0%)、森林覆盖率(FOR,贡献率:14.3%)、降水量季节性变化(BIO15,贡献率:7.4%)、温度季节性变动系数(BIO4,贡献率:6.8%)和草/灌木/林地(GRS,贡献率:4.6%)。其中,紫外辐射相关变量是首次被运用在杓兰属植物的适生区分布预测中,并被证实对大花杓兰的分布具有重要影响。过去3个气候情景下大花杓兰总适生区面积受冰期影响呈现先减少后增加的状态,未来4个气候情景与当前情景相比有增加的趋势。大花杓兰适生区分布中心除末次盛冰期位于河北省外,其余7个气候情景下均位于与辽宁省相近的内蒙古自治区东南部区域。气候变化背景下,采取对预测的适生区全面资源调查、生境和生长监测、科普宣教等策略对大花杓兰的保护至关重要。本研究的预测结果能够为大花杓兰甚至杓兰属植物的保育策略的制定提供理论性参考。

关键词：大花杓兰气候变化适生区最大熵(MaxEnt)模型

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蒙古莸全基因组Survey分析

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分子植物育种 2023年

作者：纪若璇于笑杨溢文夏新莉尹伟伦刘超北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心林木遗传育种全国重点实验室内蒙古自治区林业科学研究院

蒙古莸(Caryopteris mongholica)是中国干旱与半干旱地区重要的防风固沙灌木，具有较高的生态价值和经济意义。为了深入研究其广泛适应性，确定适合该物种的全基因组的测序研究策略，本研究以蒙古莸为试验对象，基于高通量测序对其基因... 详细信息

蒙古莸(Caryopteris mongholica)是中国干旱与半干旱地区重要的防风固沙灌木，具有较高的生态价值和经济意义。为了深入研究其广泛适应性，确定适合该物种的全基因组的测序研究策略，本研究以蒙古莸为试验对象，基于高通量测序对其基因组进行Survey分析，利用测序数据及生物信息学方法，估计蒙古莸的基因组大小、杂合率及GC含量等与基因组相关的信息。结果表明：蒙古莸基因组的大小约为375 Mb，本次测序深度77×；从K-mer分布曲线发现蒙古莸基因组有明显的杂合峰，杂合率达0.86%，重复序列比例为52.04%。本研究结果对蒙古莸全基因组测序及相关研究提供了基础，为进一步绘制蒙古莸全基因组图谱提供科学依据。

关键词：蒙古莸(Caryopteris mongholica) 基因组 Survey分析

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四产地元宝枫种皮酚类资源及其抗氧化分析

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北京林业大学学报 2021年第12期43卷 127-135页

作者：夏文哲董婷婷孙立炜北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室林木、花卉遗传育种教育部重点实验室树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】元宝枫是我国的特色多用途优良树种,元宝枫种皮更是优质的可再生植物资源,研究发现元宝枫种皮中富含优质植物酚类资源,是人类健康和化工产业的优质原料,研究前景广阔。本研究的目的是对4个元宝枫产地元宝枫种皮中的酚类资源及... 详细信息

【目的】元宝枫是我国的特色多用途优良树种,元宝枫种皮更是优质的可再生植物资源,研究发现元宝枫种皮中富含优质植物酚类资源,是人类健康和化工产业的优质原料,研究前景广阔。本研究的目的是对4个元宝枫产地元宝枫种皮中的酚类资源及其抗氧化活性进行分析比较和系统评价。【方法】以北京、内蒙古科尔沁、山东济宁、山东泰安4个元宝枫产地的元宝枫种皮为试材,采用我们所改良的基于96孔板酶标仪的酚类−抗氧化系统评价体系对元宝枫种皮中的酚类、黄酮类、酚酸类、单宁类和缩合单宁类代谢物的含量变化进行评价,并对其抗氧化活性的改变进行定量分析。【结果】产自山东省济宁和泰安的元宝枫种皮的酚类、黄酮类、酚酸类、单宁类和缩合单宁类代谢物的含量均显著高于北京和内蒙古科尔沁的;产自山东省济宁和泰安的元宝枫种皮的抗氧化活性显著优于北京和内蒙古科尔沁的;对于山东省济宁和泰安两个元宝枫产地的元宝枫种皮的品质进行综合分析,发现济宁优于泰安。【结论】山东省两个重要元宝枫产地元宝枫种皮酚类资源和抗氧化活性的品质均优,而两者相比,济宁为山东省元宝枫种皮的更佳产地。本研究对我国元宝枫树种及其酚类资源的综合利用和资源挖掘具有一定的科学指导价值,建议增强对山东省产元宝枫种皮酚类资源的关注和利用。

关键词：酚类资源抗氧化活性元宝枫种皮产地

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湿加松个体老化模式与平茬复幼的机理

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中国科学：生命科学 2023年第8期53卷 1146-1165页

作者：杨舜垚张贵芳张曦林昌明黄婷邓乐平张智霖李福明钟岁英盘晓莺何其邹洪张莹莹鄂一岚沈微微王广超李洋赵媛媛李晓娟黄少伟沈应柏钮世辉林金星北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学树木发育与基因编辑研究院北京100083 广东省台山市红岭种子园台山529200 中国林木种子集团有限公司北京100036 华南农业大学林学与风景园林学院广州510642 广东省森林植物种质创新与利用重点实验室广州510642

松树是我国重要的针叶树造林树种.在早期的生产实践中,通过树木复幼等技术,可以有效提升多种针叶树树种的无性繁育,但缺乏从分子水平上对其进行评价和测算.本研究以实生湿加松和平茬复幼的湿加松(Pinus elliottii×***)为研究对象,... 详细信息

松树是我国重要的针叶树造林树种.在早期的生产实践中,通过树木复幼等技术,可以有效提升多种针叶树树种的无性繁育,但缺乏从分子水平上对其进行评价和测算.本研究以实生湿加松和平茬复幼的湿加松(Pinus elliottii×***)为研究对象,结合转录组测序、加权基因共表达网络分析、荧光实时定量PCR等多种技术,鉴定到Pt6G14330,Pt6G55590,Pt9G03170,Pt3G66280(AP2L3),PtJG21230,Pt4G16540,Pt2G41770(DAL10),Pt1G04760(MADS28)等年龄标记基因,同时借助这些基因阐明了湿加松个体发育老化的空间模式,并揭示了平茬复幼的分子机制.本研究还发现,平茬后湿加松嫩枝中茉莉素、水杨酸、生长素等含量显著上升,脱落酸含量显著下降,暗示树木的平茬复幼与激素变化密切相关.这一研究不仅从分子水平厘清了针叶树的组织年龄变化规律,也为树木高效规模化繁育过程中复合生长调节剂的研发提供了理论指导.

关键词：湿加松个体发育老化平茬复幼分子证据规模化繁育

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黑果枸杞LrJAZ9基因克隆和表达模式分析

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分子植物育种 2022年

作者：徐萌李艾佳杜超秦英之陈金焕北京林业大学生物科学与技术学院林木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室国际竹藤中心

JAZ作为JA信号途径中的关键调控因子，通过调控JA信号下游基因的表达，参与植物生长发育过程中的多种生理活动如开花调控、雄蕊发育、侧根生长及生物与非生物胁迫响应等，对增强植物抗逆性有重要作用。长于中国西北地区的黑果枸杞具有...

JAZ作为JA信号途径中的关键调控因子，通过调控JA信号下游基因的表达，参与植物生长发育过程中的多种生理活动如开花调控、雄蕊发育、侧根生长及生物与非生物胁迫响应等，对增强植物抗逆性有重要作用。长于中国西北地区的黑果枸杞具有极强的耐旱耐盐碱能力，是研究植物抗逆响应机制的良好材料。我们从盐胁迫处理后的黑果枸杞转录组中筛选出了一个盐诱导表达的基因LrJAZ9，并对其进行基因克隆。系统进化分析显示LrJAZ9与拟南芥AtJAZ9亲缘关系最近，亚细胞定位显示该基因定位于细胞核中。LrJAZ9的表达模式具有时间和空间异质性，在雄蕊中表达量最高，在茎中表达量最低。盐处理植株实验表明，叶片中LrJAZ9的表达受盐诱导，随着时间的推移表达量逐渐增多，在6 h时表达量达到最高，表明LrJAZ9可能参与黑果枸杞盐胁迫响应。本研究为后续LrJAZ9基因功能研究奠定基础，也同时为林木抗逆性基因工程改良提供候选基因。

关键词：

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秋水仙碱诱导粗皮桉花粉染色体加倍研究

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核农学报 2021年第12期35卷 2704-2715页

作者：刘钊熊涛赵英伟杨珺康向阳北京林业大学林木育种国家工程实验室北京100083 北京林业大学林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学城乡生态环境北京实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 广西壮族自治区国有东门林场广西扶绥532199

目前自然界仍未发现天然多倍体桉树的存在,建立人工诱导桉树未减数2n花粉技术体系对于推进桉树的多倍体种质创制及遗传改良的意义重大。本研究以粗皮桉为对象,探究其花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂进程的特点,并对不同发育阶段花蕾施... 详细信息

目前自然界仍未发现天然多倍体桉树的存在,建立人工诱导桉树未减数2n花粉技术体系对于推进桉树的多倍体种质创制及遗传改良的意义重大。本研究以粗皮桉为对象,探究其花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂进程的特点,并对不同发育阶段花蕾施加秋水仙碱处理,诱导粗皮桉花粉染色体加倍。结果表明,待观察到小孢子母细胞减数分裂开始后48 h,即处于细线期至粗线期的花蕾占比最高时,在靠近花序位置的花枝上切口并导入0.5%浓度的秋水仙碱溶液处理6 h的效果最佳,人工诱导2n花粉的有效诱导率达到31.34%。诱导获得的粗皮桉2n花粉较普通单倍性花粉的形态差异显著。本研究揭示了粗皮桉花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂的时序性关系,建立了基于花蕾着生位置和发育时数,即时判别粗皮桉小孢子母细胞减数分裂时期的方法,明确了采用秋水仙碱溶液处理诱导粗皮桉花粉染色体加倍的最佳时机和处理条件,为进一步开展桉树多倍体种质创新工作奠定了重要基础。

关键词：粗皮桉秋水仙碱减数分裂染色体加倍 2n花粉

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低温诱导大百合鳞茎休眠解除与酚类代谢关系

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热带亚热带植物学报 2024年第2期32卷 209-218页

作者：蔡子安李荣琛赵志珩陈玉珍卢存福北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 广西壮族自治区林业科学研究院广西特色经济林重点实验室南宁530002

大百合(Cardiocrinum giganteum)为多年生球根药食同源植物,其鳞茎具有典型的生理休眠特性,而低温是百合鳞茎解除休眠的重要环境因子。为揭示大百合鳞茎休眠解除的分子机制,该研究对4℃低温处理0、30和60d的鳞茎分别进行代谢组和转录组... 详细信息

大百合(Cardiocrinum giganteum)为多年生球根药食同源植物,其鳞茎具有典型的生理休眠特性,而低温是百合鳞茎解除休眠的重要环境因子。为揭示大百合鳞茎休眠解除的分子机制,该研究对4℃低温处理0、30和60d的鳞茎分别进行代谢组和转录组分析。结果表明,鳞茎休眠的解除与酚类物质的代谢相关,酚类物质的降解有利于解除休眠,其中苯丙氨酸解氨酶基因(PALs)在此过程中可能起主要作用。同时,bHLH、bZIP、MYB和MADS等转录因子家族成员均与酚类代谢物显著相关,且参与解除休眠。共表达分析证实PAL、CAD和POD是酚类代谢重要的调控基因,MYB4、MYB114和ICE1参与了酚类代谢调控网络,其中ICE1可能是连接温度信号和酚类代谢的关键因素。这些转录因子与酚类物质的共同作用可能对鳞茎打破休眠具有重要作用。

关键词：低温酚类休眠解除转录组代谢组共表达

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