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中国科学：生命科学 2020年第2期50卷 123-135页

作者：李慧郭晓蕊刘雅琳陆海北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学林木育种国家工程实验室北京100083 北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心北京100083

木材的形成经历了维管形成层细胞的增殖,木质部细胞的分化和扩张,次生细胞壁的沉积和细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)的过程.近年来,基于遗传学和组学分析,人们已经从模式植物拟南芥和杨树中鉴定出许多调控次生壁沉积的的关... 详细信息

木材的形成经历了维管形成层细胞的增殖,木质部细胞的分化和扩张,次生细胞壁的沉积和细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)的过程.近年来,基于遗传学和组学分析,人们已经从模式植物拟南芥和杨树中鉴定出许多调控次生壁沉积的的关键转录因子和转录抑制因子.这些转录因子调控层次分明,共同构成次生壁沉积的转录调控网络,不仅在次生壁组分木质素、纤维素、木聚糖等物质的生物合成过程中起重要作用,而且可激活下游调控细胞程序性死亡相关的水解酶,启动木质部细胞的程序化死亡过程.对这些基因的生物学功能和调控网络进行解析,为阐明木材形成的分子生物学机制奠定了理论基础.本文综述了木材形成过程中次生壁沉积的转录调控网络和细胞程序性死亡相关的酶学机制及其最新研究进展.

关键词：木材次生壁转录因子程序性死亡蛋白酶

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基于石榴全基因组序列的SSR标记开发及鉴定

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北京林业大学学报 2019年第8期41卷 38-47页

作者：洪文娟郝兆祥刘康佳罗华毕润霞苑兆和宗世祥王君北京林业大学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 北京林业大学林学院北京100083 枣庄市石榴研究中心山东枣庄277300 南京林业大学林学院江苏南京210037 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

【目的】利用cDNA文库筛选的石榴SSR多态性标记数量有限,为进一步推动石榴遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定等研究,有必要系统开发高效稳定的分子标记位点。【方法】本研究根据已发表的石榴基因组测序数据利用MISA软件对1~6核苷... 详细信息

【目的】利用cDNA文库筛选的石榴SSR多态性标记数量有限,为进一步推动石榴遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定等研究,有必要系统开发高效稳定的分子标记位点。【方法】本研究根据已发表的石榴基因组测序数据利用MISA软件对1~6核苷酸重复的SSR位点进行了查找,分析了不同类型SSR位点的序列特征,进而设计引物并检测了引物的有效性和多态性。【结果】(1)石榴基因组中共检测到146 445个SSR位点,其中以单核苷酸重复型SSR最多(占51.95%),六核苷酸重复型最少(仅占0.38%);SSR序列以A/T碱基占主导,具有偏向性。(2)石榴基因组SSR序列长度变化范围为10~252 bp,平均长度15.48 bp。不同长度重复单元类型的SSR序列长度存在丰富变异,呈现随着重复次数增多,SSR序列丰度减少的趋势。(3)根据不同类型SSR位点设计并合成引物140对,其中119对在12份石榴种质中可扩增出有效条带,41对可产生多态性条带,PIC值在0.007~0.566之间;从中筛选出多态性较高、稳定性好的引物15对,共检测到等位基因44个,平均每个SSR位点检测到2.933 3个等位基因。【结论】利用石榴全基因组序列可实现SSR标记的大规模开发,并可鉴定出大量适用于石榴遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定等研究的SSR引物。相关研究为石榴的遗传育种研究提供了丰富的SSR序列信息和标记资源。

关键词：石榴基因组 SSR 标记开发多态性

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低温胁迫对赤霉素代谢的调控研究

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北京林业大学学报 2014年第6期36卷 135-141页

作者：高琼钮世辉李伟陈晓阳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华南农业大学林学院

通过4℃处理,对模式植物拟南芥与烟草赤霉素(GA)代谢相关基因的表达进行了分析,结果表明:低温胁迫抑制赤霉素前体GGPP合成通路众多基因的表达,而促进催化GA失活酶编码基因及赤霉素受体基因的表达。通过对超表达Pt GA20ox、Pt GA2ox1及At... 详细信息

通过4℃处理,对模式植物拟南芥与烟草赤霉素(GA)代谢相关基因的表达进行了分析,结果表明:低温胁迫抑制赤霉素前体GGPP合成通路众多基因的表达,而促进催化GA失活酶编码基因及赤霉素受体基因的表达。通过对超表达Pt GA20ox、Pt GA2ox1及At CBF1的转基因烟草及4℃处理野生型烟草植株GA1含量及代谢相关基因的表达分析表明,低温胁迫下,GGPP合成与GA失活酶编码基因的表达属于主动调控,低温响应通路中关键因子CBF1可能参与了此调控过程,而赤霉素受体基因表达受到了低水平GA的反馈调控。该研究揭示低温胁迫下生长延滞可能是植物主动响应环境变化的过程,通过抑制前体积累及加速失活而降低GA水平可能在植物适应低温胁迫过程中发挥着重要作用。

关键词：赤霉素低温胁迫 CBF1 GGPP

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二倍体及其同源四倍体酸枣的生理特征和转录组分析

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北京林业大学学报 2019年第7期41卷 57-67页

作者：李萌郭烨刘松珊庞晓明李颖岳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生物科学与技术学院

【目的】研究酸枣基因组复制后分子水平的变异机制,为深入探讨枣树多倍体性状、关键调控基因的克隆及基因工程育种提供参考。【方法】本实验以二倍体及其同源四倍体酸枣为研究材料,比较了二者的叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性糖含... 详细信息

【目的】研究酸枣基因组复制后分子水平的变异机制,为深入探讨枣树多倍体性状、关键调控基因的克隆及基因工程育种提供参考。【方法】本实验以二倍体及其同源四倍体酸枣为研究材料,比较了二者的叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性糖含量以及可溶性蛋白质含量,对两种材料进行了转录组测序,并参考GO Ontology、KEGG等数据库对差异基因和转录因子进行功能分类与富集分析。【结果】四倍体的叶绿素含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量均显著高于二倍体植株,叶片相对含水量在两种材料中没有显著差异。二倍体与四倍体酸枣共1 329个基因具有显著差异,GO功能分析表明这些差异基因主要参与生长发育和胁迫耐受相关功能。KEGG通路分析显示,大部分差异基因富集在碳水化合物代谢、氨基酸代谢和信号传递过程,其中16个关键基因参与糖和氨基酸的代谢与转运过程,如SPS2、GAE6和PGDH3,这些基因在四倍体中具有较高的表达量;23个基因参与激素信号传导通路,其中与生长素传导、应答相关的基因如ARG7,GH3.6和IAA26在四倍体植株中表达量较高,而与油菜素内酯合成酶(CYP)、乙烯不敏感蛋白(EIN)相关的基因在四倍体植株中表达量较低。在对二倍体与四倍体差异转录因子的分析中发现,四倍体MYB转录因子家族基因表达量高于二倍体。【结论】四倍体叶片叶绿素含量高是植株叶色加深的原因之一,可溶性糖、可溶性蛋白质含量高为四倍体叶片变大、茎加粗提供了更多能源物质。参与糖、氨基酸代谢和激素合成、信号传导的关键基因在二倍体与四倍体中差异表达,可能与四倍体植株体内能源物质含量高、生长势强的性状相关;具有渗透调节功能的基因在四倍体中表达量较高暗示着四倍体可能具有较强的抗性。进一步对差异转录因子的分析表明,MYB转录因子在二倍体与四倍体植株中的差异表达可能会导致植物在生长发育、形态建成和抗逆过程中的差异,但二者的具体差异性状还需进一步的实验研究。

关键词：同源四倍体酸枣生理特征差异表达基因转录因子

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19年生侧柏种源变异及选择研究

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北京林业大学学报 2010年第1期32卷 63-68页

作者：毛爱华李建祥张超英李庆贱王顺陈晓阳李悦北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室林木育种国家工程实验室河南省经济林和林木种苗工作站河南省郏县林场

开展树种的全分布区种源试验,研究种源间遗传变异,对选择优良种源,指导种子区区划具有重要意义。对河南郏县的侧柏全分布区种源试验林66个种源19年植株的树高、地径、冠幅、最长枝长、最粗枝径、分枝角等指标分析表明:树高、地径、冠幅... 详细信息

开展树种的全分布区种源试验,研究种源间遗传变异,对选择优良种源,指导种子区区划具有重要意义。对河南郏县的侧柏全分布区种源试验林66个种源19年植株的树高、地径、冠幅、最长枝长、最粗枝径、分枝角等指标分析表明:树高、地径、冠幅和分枝角在种源间均有极显著差异,其遗传方差分量分别为14.938%、10.802%、14.097%和9.079%,其种源广义遗传力分别为0.70、0.63、0.66和0.60;最粗枝径和冠形指数也存在显著差异,广义遗传力分别为0.39和0.32。与该试验点的早期研究结果相比,种源间的变异系数随年龄增长呈减小趋势。以选择生态和用材兼用型的优良种源为目的,把树高、地径、冠幅及种源保存率作为主要选择指标,并兼顾苗期成活率,用相对指标综合选择法进行选择,结果表明:有10个种源的综合相对值超过种源平均值1个标准差以上,淅川和遵化种源的生长和适应性均优,其综合相对值均超过种源平均值18.8%,是与试验点具有相似气候区和立地条件的豫南山地侧柏生态林营建的首选种源。

关键词：侧柏全分布区种源试验遗传变异种源选择

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DNA甲基化研究进展及其在木本植物中的发展趋势

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中国科学：生命科学 2020年第2期50卷 154-166页

作者：房媛媛肖亮卢文杰姚良臣李连政杜庆章张德强北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心北京100083 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

DNA甲基化是真核生物中分布最广也是最重要的表观遗传修饰类型.近年来,DNA甲基化调控动植物生长发育过程的研究引起了人们的广泛关注,关于DNA甲基化在动植物遗传育种领域的研究进展也逐渐被报道.本文通过综述DNA甲基化基本概况、主要检... 详细信息

DNA甲基化是真核生物中分布最广也是最重要的表观遗传修饰类型.近年来,DNA甲基化调控动植物生长发育过程的研究引起了人们的广泛关注,关于DNA甲基化在动植物遗传育种领域的研究进展也逐渐被报道.本文通过综述DNA甲基化基本概况、主要检测技术及其在木本植物中的研究进展,进一步探讨了林木DNA甲基化研究的未来发展趋势及主要应对策略,提出了全基因组水平的表观关联分析(epigenome-wide association study,EWAS)、CRISPR/dCas9(deactivated CRISPR-associated protein 9)系统与表观基因组等系统生物学研究方案,为解析林木复杂性状的遗传调控机制及制定分子育种策略提供了新思路.

关键词：林木数量性状 DNA甲基化分子育种 EWAS

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赤霉素对根尖径向生长的调节作用研究

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北京林业大学学报 2013年第3期35卷 71-76页

作者：钮世辉李伟陈晓阳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华南农业大学林学院

通过转基因与RNAi基因沉默技术,获得了由35S组成型启动子和TobRB7根尖特异表达型启动子分别启动表达的PtGA20ox、PtGA2ox1烟草转基因株系和NtGA20oxRNAi株系,对转基因植株根尖进行大样本(n>100)显微观察。统计结果显示:转基因植株根... 详细信息

通过转基因与RNAi基因沉默技术,获得了由35S组成型启动子和TobRB7根尖特异表达型启动子分别启动表达的PtGA20ox、PtGA2ox1烟草转基因株系和NtGA20oxRNAi株系,对转基因植株根尖进行大样本(n>100)显微观察。统计结果显示:转基因植株根尖径向生长与对照相比具有极显著差异,外源施用GA3与赤霉素合成抑制剂PAC可以逆转这种差异,表明赤霉素对根尖径向生长具有负调控作用;此外,利用TobRB7启动子在根尖分生组织特异上调和下调内源赤霉素水平可以得到与组成型调控转基因植株相似的表型,表明赤霉素对根尖径向生长的负调控作用主要是通过对根尖分生组织生长发育的调控实现的。

关键词：赤霉素根径径向生长根尖分生组织

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毛白杨花粉败育过程中Ca^(2+)-ATPase的异常变化

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北京林业大学学报 2012年第4期34卷 10-17页

作者：曹媛康向阳张志毅荆艳萍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

为研究木本植物花粉败育过程中Ca2+-ATPase的影响,本文利用氯化铈沉淀和电镜细胞化学方法,对不同育性毛白杨花药在小孢子发生发育过程中Ca2+-ATPase进行了定位。结果表明:Ca2+-ATPase在可育花药小孢子母细胞时期大量分布于小孢子母细胞... 详细信息

为研究木本植物花粉败育过程中Ca2+-ATPase的影响,本文利用氯化铈沉淀和电镜细胞化学方法,对不同育性毛白杨花药在小孢子发生发育过程中Ca2+-ATPase进行了定位。结果表明:Ca2+-ATPase在可育花药小孢子母细胞时期大量分布于小孢子母细胞质膜、液泡膜及内膜系统,花药内壁细胞内膜系统和绒毡层细胞质膜,随后Ca2+-ATPase在上述细胞中均减少甚至消失,并于小孢子时期和成熟花粉时期分别在小孢子和花药内壁细胞中再次沉积;不育花药小孢子母细胞以及此时期绒毡层细胞质膜上并无明显Ca2+-ATPase,花药表皮、药室内壁以及中层的Ca2+-ATPase都高于同一时期的可育花药,其绒毡层细胞解体不完全。由上述结果推测:毛白杨不育花药内小孢子母细胞和药壁中Ca2+-ATPase分布异常,影响细胞内钙离子的主动转运,可能导致钙离子异常累积,进而通过影响小孢子母细胞和药室内壁细胞的正常代谢、绒毡层细胞的及时降解而导致花粉败育。

关键词：毛白杨 Ca2+-ATPase 花粉败育

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山西油松第二代种子园亲本选择与配置设计

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北京林业大学学报 2016年第3期38卷 47-54页

作者：袁虎威梁胜发符学军钮世辉李伟李悦北京林业大学林木育种国家工程实验室山西省林业种苗管理总站山西省吕梁山国有林管理局

山西油松种子园正处于从初级向高世代发展的关键时期。本文以山西省吕梁山国有林管理局上庄油松初级种子园优树自由授粉子代测定林为研究对象,系统研究了第二代种子园建设中的优良家系选择、优良家系内单株选择、SSR亲缘分析、SSR遗传... 详细信息

山西油松种子园正处于从初级向高世代发展的关键时期。本文以山西省吕梁山国有林管理局上庄油松初级种子园优树自由授粉子代测定林为研究对象,系统研究了第二代种子园建设中的优良家系选择、优良家系内单株选择、SSR亲缘分析、SSR遗传多样性分析、配置设计等问题。结果表明,子代测定林内家系间的材积生长存在显著差异,在77个测定家系中选出20个优良家系。按照单株材积优势比的相对大小从油松种子园自由授粉子代测定林的20个优良家系中各选出1个最优单株,优良单株的平均材积优势比和平均材积遗传增益分别为0.25和0.13。优良单株间亲缘分析结果表明,20个单株间存在不同程度的亲缘关系,其中3号单株与其余19个单株间的亲缘关系最远;15和17号单株间的亲缘关系最近。优良单株间遗传多样性分析结果表明,单株间的遗传多样性水平较高,其多态信息含量(PIC)的平均值为0.532 4;由单株构成的群体处于相对平衡状态,其杂合度(H)、期望杂合度(He)和固定指数(F)的平均值分别为0.595 5、0.570 3和-0.018 4。根据亲缘分析结果,第二代种子园采用不平衡、不完全固定区组设计的配置方式,考虑无性系间亲缘关系的同时提高了最优无性系出现的比例,实现了材积遗传增益的有效提高。研究结果为指导山西第二代种子园建设提供了重要理论依据,为推进分子标记在油松遗传改良中的应用提供了重要思路。

关键词：油松 SSR分子标记亲缘分析配置设计

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四倍体酸枣组培体系优化及其叶片离体不定芽高效再生体系的建立

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北京林业大学学报 2023年第6期45卷 8-18页

作者：杨伟聪张晨星赵汗青刘欣茹庞晓明李颖岳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北京100083

【目的】以四倍体酸枣组培苗为材料,优化其组织培养体系并构建适宜的四倍体酸枣叶片离体再生体系,为该种质的保存、推广以及利用奠定基础。【方法】本研究以秋水仙素加倍获得的酸枣同源四倍体种质为材料,设计试验,利用组织培养技术探索... 详细信息

【目的】以四倍体酸枣组培苗为材料,优化其组织培养体系并构建适宜的四倍体酸枣叶片离体再生体系,为该种质的保存、推广以及利用奠定基础。【方法】本研究以秋水仙素加倍获得的酸枣同源四倍体种质为材料,设计试验,利用组织培养技术探索了不同植物生长调节剂的种类、浓度对于四倍体酸枣的增殖、生根、不定芽再生的影响情况;并利用石蜡切片法对叶片不定芽再生过程进行了细胞学观察。【结果】(1)当四倍体酸枣以带顶芽的茎段作为外植体时,最佳增殖培养基为:1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L+TDZ 0.5 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂5.9 g/L,适宜生根培养基为:1/2MS+IBA 0.8 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂5.9 g/L。生根苗经炼苗后移栽至大田,成活率可达93.33%。(2)诱导四倍体酸枣叶片离体再生不定芽的最佳培养基为WPM+TDZ 1.0 mg/L+IBA 0.3 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂5.9 g/L,在该培养基上叶片可通过直接再生途径再生出不定芽。(3)再生不定芽主要起源于叶脉维管束周围的薄壁细胞,在预培养8~12 d时,分生细胞的分裂能力最强且未出现分化现象。【结论】本研究优化了四倍体酸枣组培体系,并成功建立了四倍体酸枣叶片离体再生体系,同时对叶片不定芽的再生过程进行组织学研究,为酸枣多倍体培养体系完善以及后续多倍体种质的利用奠定了基础。

关键词：酸枣同源四倍体组培体系叶片再生细胞学观察

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