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基于45S rDNA-FISH的异源三倍体‘银中杨’小孢子母细胞减数分裂染色体行为追踪

林业科学 2022年第3期58卷 69-78页

作者：王律几张晓晓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林业大学生物科学与技术学院北京100083

【目的】利用FISH技术追踪三倍体‘银中杨’小孢子母细胞减数分裂过程特定染色体的行为,明确其配对和分离规律,丰富对杨树异源三倍体减数分裂过程染色体行为的细胞遗传学认识。【方法】以三倍体‘银中杨’花药为材料,对不同酶液组合和... 详细信息

【目的】利用FISH技术追踪三倍体‘银中杨’小孢子母细胞减数分裂过程特定染色体的行为,明确其配对和分离规律,丰富对杨树异源三倍体减数分裂过程染色体行为的细胞遗传学认识。【方法】以三倍体‘银中杨’花药为材料,对不同酶液组合和酶解时间进行筛选,在此基础上均进行减数分裂染色体制片,以45S rDNA序列为探针,利用FISH技术,对‘银中杨’小孢子母细胞减数分裂过程染色体行为进行追踪和分析。【结果】1)筛选出适于‘银中杨’小孢子母细胞减数分裂染色体制片的酶解条件为3%纤维素酶+1%果胶酶混合液在37℃下酶解3 h,结合压片和冷冻脱盖片,可获得细胞分散度良好,细胞质薄,背景干净,染色体形态清晰的制片,适用于FISH分析。2)45S rDNA探针信号定位于‘银中杨’3条同源染色体上,它们在中期I呈现III、II+I、I+I+I 3种配对形式,其中三价体发生的频率最高,达69.28%,II+I和I+I+I的配对类型分别占28.10%和2.61%,表明信号所定位的染色体亲缘关系可能较近,但也存在联会松弛的现象。3)约80.37%~93.44%的细胞在后期I至中期II发育阶段呈现2/1分离模式,约63.00%~73.08%的细胞在后期II至末期II呈现2/2/1/1分离模式,表明探针信号所定位的染色体在大部分细胞中遵循较为正常的分离规律,但在部分细胞中也观察到探针信号所对应的1~2条染色体在后期I、中期II、后期II、末期II发生分离滞后或形成微核,进而可能在后续发育过程丢失的现象。4)末期II细胞存在一定比例的融合核,其中可观察到3~4个45S rDNA探针信号,可能形成具有2n甚至超数染色体的配子。【结论】利用FISH技术可对杨树减数分裂过程的特定染色体行为进行定位和精细分析,尽管三倍体‘银中杨’全染色体组的减数分裂过程染色体行为异常紊乱,但45S rDNA探针所定位的染色体行为相对稳定,丰富了杨树异源三倍体减数分裂染色体行为的认识。

关键词： ‘银中杨’ 三倍体减数分裂原位杂交 45S rDNA 染色体行为分离规律

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苔藓结皮对碳酸盐岩的风化作用研究进展

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中国岩溶 2023年第3期42卷 448-455页

作者：杨涛国辉周金星彭霞薇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 北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083

岩溶地区碳酸盐岩裸露率高、土壤形成速率缓慢,是世界上石漠化最严重的地区之一。在岩溶石漠化地区,苔藓植物与裸露钙质岩石上的藻类、细菌和真菌共存,形成苔藓结皮。苔藓结皮依赖其独特的形态结构、生理生态和遗传机制在干旱贫瘠的岩... 详细信息

岩溶地区碳酸盐岩裸露率高、土壤形成速率缓慢,是世界上石漠化最严重的地区之一。在岩溶石漠化地区,苔藓植物与裸露钙质岩石上的藻类、细菌和真菌共存,形成苔藓结皮。苔藓结皮依赖其独特的形态结构、生理生态和遗传机制在干旱贫瘠的岩石上生长,参与碳酸盐岩的风化、土壤的形成和发育,对岩溶地区退化生态系统的恢复具有不可替代的作用,被誉为“荒漠生态系统工程师”。文章尝试阐明苔藓结皮各组分(微生物、苔藓植物)参与的岩石风化成土过程以及在石漠化治理中的应用,为岩溶区石漠化治理提供理论依据。

关键词：苔藓结皮碳酸盐岩风化成土微生物苔藓植物

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光电关联显微镜技术及其在植物学研究中的应用

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生物技术通报 2022年第1期38卷 278-288页

作者：武欣媛王广超林金星荆艳萍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

光电关联显微镜技术(correlative light and electron microscopy,CLEM)将光学显微镜的高灵敏度和大视场与电子显微镜的高分辨率相结合,弥补了各自成像的局限,可在原位获得更全面、更精细的定位及结构信息,近年来受到广泛关注。目前,该... 详细信息

光电关联显微镜技术(correlative light and electron microscopy,CLEM)将光学显微镜的高灵敏度和大视场与电子显微镜的高分辨率相结合,弥补了各自成像的局限,可在原位获得更全面、更精细的定位及结构信息,近年来受到广泛关注。目前,该技术广泛应用于亚细胞结构与特定结构的观察、蛋白质的精确定位、囊泡运输及植物免疫等多个重要研究领域。本文总结了CLEM的概念和原理,对标记探针进行了总结分类,着重就该技术在植物学领域的应用以及存在的问题进行了讨论,并对该技术未来的发展与应用作出了展望。

关键词：光电联用探针结构观察蛋白定位囊泡运输植物免疫

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北京油松人工林遗传结构变异及与山西山系种群差异分析

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北京林业大学学报 2020年第6期42卷 33-42页

作者：贺快快武文斌张子杰胡现铬韩方旭钮世辉李悦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

【目的】本研究旨在揭示与阐明北京主要油松人工林种群的遗传多样性、遗传结构与亲缘关系,引种地对种群遗传结构及生长的影响,尝试追溯其可能的种源,为北京地区油松人工林培育与种质遗传管理提供参考。【方法】试验采用7对多态性高且扩... 详细信息

【目的】本研究旨在揭示与阐明北京主要油松人工林种群的遗传多样性、遗传结构与亲缘关系,引种地对种群遗传结构及生长的影响,尝试追溯其可能的种源,为北京地区油松人工林培育与种质遗传管理提供参考。【方法】试验采用7对多态性高且扩增稳定的核基因组EST-SSR引物,以北京地区20世纪营造的油松人工林8个种群和皇家园林的古油松3个种群及山西省五大山系的油松种群为试验对象,分析种群遗传多样性、遗传结构和种群间的遗传距离等。【结果】结果表明:3类种群中,北京人工林种群间遗传结构差异最大(FST=0.066),山西五山系群体间遗传结构差异次之(FST=0.033),古油松种群遗传结构差异最小(FST=0.023);北京油松人工林和古油松种群均偏离Hardy-Weinberg平衡,且呈现杂合子过剩状态,其中古油松种群杂合子过剩更多;在遗传距离0.020处北京人工林、古油松和山西五山系共16个油松种群聚为3类,各种群之间的遗传距离较近,遗传差异较小,相似程度较高;EST-SSR位点J10、J20、J42和J50在北京人工林、古油松和山西五山系中位点扩增频率差别大可用于未知种源的油松种群种源溯源。【结论】北京油松人工林种群较古油松种群有更丰富的遗传多样性和更大的遗传结构差异;外来种质在引入地胁迫生境下的适合度差异导致部分植株被淘汰,因此保留下来的种群遗传结构发生一定程度的改变;试验为后续北京地区油松人工林的评价、培育和种质种源管理打下了基础。

关键词：油松人工林古油松 SSR标记遗传多样性遗传结构种源溯源

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实验田4年生转基因毛白杨嫁接苗和自根苗安全性研究

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林业科学研究 2022年第2期35卷 56-66页

作者：侯荣轩赵烨田彦挺佀化玙张华新李娟纪清巨杨庆山孙宇涵李云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林业大学生物科学与技术学院北京100083 中国林业科学研究院北京100091 盐山县自然资源和规划局河北沧州061300 沧州市自然资源和规划局种苗站河北沧州061001 山东省林业科学研究院山东济南250014

[目的]对种植于天津滨海的自根苗转AhDREB1基因毛白杨((Populus tomentosa×***)×***)以及种植于沧州盐山的嫁接苗转基因株系进行安全性研究,评估转基因毛白杨对环境可能造成的影响。[方法]利用PCR扩增以及电泳技术,对种植在... 详细信息

[目的]对种植于天津滨海的自根苗转AhDREB1基因毛白杨((Populus tomentosa×***)×***)以及种植于沧州盐山的嫁接苗转基因株系进行安全性研究,评估转基因毛白杨对环境可能造成的影响。[方法]利用PCR扩增以及电泳技术,对种植在天津滨海和沧州盐山实验田的4年生转基因毛白杨基因组DNA、土壤DNA、沧州嫁接苗砧木DNA以及抗性微生物基因组DNA进行PCR特异性检测。对天津实验田土壤中根际微生物数量进行连续动态监测(3月、4月、5月)。分别在天津滨海和沧州盐山实验田模拟自然条件下转基因毛白杨植株枯落物掉落,检测不同生长阶段的不同器官(新生嫩芽、多年生枝条、新生根尖、多年生侧根、新生嫩叶、当年生老叶)的降解时间。通过化感实验,检测天津滨海和沧州盐山实验田转基因毛白杨植株叶片对白菜(Brassica pekinensis)种子的生长是否造成影响。[结果]电泳结果显示:外源基因稳定存在于转基因毛白杨基因组中,实验田土壤DNA、抗性微生物DNA样品以及沧州嫁接苗砧木DNA中均未出现目的基因片段;天津非转基因植株和转基因植株的根际土壤中可培养微生物数量没有显著差异;转基因毛白杨的枯落物,无论是飘落在杂草表面、土壤表面还是埋入土壤,2个月后外源基因均被降解。化感实验结果显示:非转基因植株以及转基因植株对白菜种子的胚轴和胚根生长的影响没有显著差异。[结论]未发现实验田种植4 a的转基因毛白杨对周围的环境造成影响。

关键词：转基因毛白杨嫁接苗与自根苗转基因安全性评价基因水平转移土壤微生物数量

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基于RAD-seq技术的金银花SSR标记开发及鉴定

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北京林业大学学报 2021年第6期43卷 108-117页

作者：李慧刘东超徐瑞瑞侯立娜王天琪刘忠华付晓李圣波北京林业大学林木遗传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国家林业局花卉育种与生物工程重点开放实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 平邑县金银花果茶发展促进中心山东平邑273300 山东亚特生态技术有限公司山东莒南266071

【目的】通过开发特异性高的多态性分子标记位点,以弥补金银花在简单重复序列(SSR)标记方面的匮乏,推动金银花在遗传资源管理及良种鉴定等方向的研究,为后续全基因组测序及组装策略奠定基础。【方法】运用RAD-seq技术对2份金银花样品进... 详细信息

【目的】通过开发特异性高的多态性分子标记位点,以弥补金银花在简单重复序列(SSR)标记方面的匮乏,推动金银花在遗传资源管理及良种鉴定等方向的研究,为后续全基因组测序及组装策略奠定基础。【方法】运用RAD-seq技术对2份金银花样品进行简化基因组测序,利用MISA软件识别contig上的SSR序列并对各类型序列特征进行归纳分析,进而设计引物并利用生物信息学的方法进行引物筛选和有效性检测。【结果】对‘九丰一号’和‘亚特’金银花进行简化基因组测序,分别获得27.805 Mbp和42.560 Mbp干净读长。在组装的45850个基因序列中共检测到46999个SSR位点,其中单核苷酸重复单元比例最高(49.15%),六核苷酸重复单元最少(0.20%)。SSR位点的重复基序以(A/T)n为主,具有偏向性。除单碱基和二碱基重复类型外,SSR位点基序的重复次数集中在5~6次,且随重复次数增加,SSR位点重复类型出现的频率呈下降趋势。金银花基因组SSR序列长度介于10~310 bp之间,随重复次数增加,各SSR序列出现的频率逐渐下降。利用Primer3.0成功设计出38507对SSR引物,设计成功率为81.93%。对挑选的35对SSR引物进行多态性分析,等位基因数、观测杂合度和多态性信息含量(PIC)的平均值分别为5.057、0.363和0.568,其中高多态信息位点26个,中度多态信息位点9个,均未偏离哈迪–温伯格平衡。【结论】利用RAD-seq技术可实现SSR标记的大量开发和多态性SSR引物的筛选,并为金银花在遗传多样性分析和种质鉴定等相关方面的研究提供数据支持。

关键词：金银花简单重复序列(SSR) RAD-seq 多态性

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陕西省3种新记录植物

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中国野生植物资源 2022年第2期41卷 86-88页

作者：徐瑞瑞王天琪侯立娜刘忠华北京林业大学林木遗传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开放实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

报道了陕西省发现的3个新记录种:小花花旗杆(Dontostemon micranthus ***.)、蔺状隐花草[Crypsis schoenoides(L.)Lam.]和黄花婆罗门参(Tragopogon orientalis L.)。文中提供了上述类群的简要形态描述和野外照片。

关键词：新记录小花花旗杆蔺状隐花草黄花婆罗门参陕西省

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杨树响应细菌性溃疡病菌侵染的miRNA靶基因预测及分析

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分子植物育种 2021年第12期19卷 3959-3972页

作者：徐千惠常福利霍晓薇周科王延伟北京林业大学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 焦作管理局河南太行山国家级自然保护区焦作454000

欧美杨细菌性溃疡病是由Lonsdalea quercina ***引起的枝干病害,给杨树的生长和生存带来极大危害。miRNA是植物响应逆境胁迫的重要调控分子,为鉴定杨树中响应欧美杨细菌性溃疡病菌侵染的miRNA靶基因,以期为林木抗病分子育种提供新的候... 详细信息

欧美杨细菌性溃疡病是由Lonsdalea quercina ***引起的枝干病害,给杨树的生长和生存带来极大危害。miRNA是植物响应逆境胁迫的重要调控分子,为鉴定杨树中响应欧美杨细菌性溃疡病菌侵染的miRNA靶基因,以期为林木抗病分子育种提供新的候选基因,本研究以miRBase数据库中杨树全部miRNA成熟序列为探针,对‘中林46’杨接种细菌性溃疡病后的差异表达基因进行了miRNA的靶基因预测。共筛选出杨树127个miRNA家族的276个miRNA对应的566个靶基因,涉及植物病原互作、植物激素信号传导和苯丙素生物合成等多个途径,表明miRNA参与了杨树对细菌性溃疡病菌侵染的响应。结合靶基因的GO分析、KEGG通路富集和基因功能注释,发现miR482、miR6459、miR7812、miR7835和miR396等通过靶定RPS2、NBS-LRR、AUX1、CCR、Ca2+跨膜运输蛋白编码基因,参与调控杨树对病菌侵染的响应。miR7835靶定的9个差异表达基因中有6个基因均编码苯丙素生物合成途径通路中的CCR酶,推测其可能影响杨树木质素合成,进而参与杨树对病菌侵染的防御反应。本研究发现的miRNA:mRNA调控基因对,丰富了林木抗病分子育种的基因资源,为林木抗病分子调控机制的研究提供了新的线索。

关键词：杨树 miRNA 靶基因欧美杨细菌性溃疡病菌

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植物病原菌效应子的研究进展

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中国科学：生命科学 2020年第2期50卷 227-236页

作者：杨晓倩张立春李奕文王延伟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

病原菌为了成功侵入并在寄主植物中繁殖,会分泌效应子作为入侵武器.不同病原菌的效应子具有一定的共性和异性.开展植物病原菌效应子的系统鉴定,深入揭示效应子对病原菌侵入和在植物发病中的作用以及解析效应子与植物抗病基因的互作,可... 详细信息

病原菌为了成功侵入并在寄主植物中繁殖,会分泌效应子作为入侵武器.不同病原菌的效应子具有一定的共性和异性.开展植物病原菌效应子的系统鉴定,深入揭示效应子对病原菌侵入和在植物发病中的作用以及解析效应子与植物抗病基因的互作,可为研究病原菌的致病机制及其与植物的互作提供重要的研究线索,在植物病理和抗病遗传育种研究中也具有重要理论价值和实践意义.近年来,随着测序技术的不断发展,基因组学和转录组学在植物抗病研究中的应用也日益广泛,其研究结果可为鉴定病原物致病基因、植物抗病基因、阐明病原菌与植物互作的分子机制提供重要信息.本文根据近年来植物包括树木中病原物效应子的研究进展,对效应子的特点、鉴定方法、功能及宿主抗病机理等进行了综述和比较,重点阐述了效应子的鉴定、致病功能及与植物抗病基因的分子互作和调控,并对效应子在植物抗病中的应用及其研究前景进行了展望.

关键词：病原菌寄主效应子致病性互作

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林木全基因组关联分析研究进展与展望

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中国科学：生命科学 2020年第2期50卷 144-153页

作者：李鹏卢文杰肖亮权明洋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

随着新一代基因组测序技术的快速发展,全基因组关联分析(genome wide association study,GWAS)在揭示林木复杂性状的数量遗传变异规律、解析关键基因的遗传调控机制及推动林木分子辅助育种等方面展示出前所未有的应用前景.本文首先综述... 详细信息

随着新一代基因组测序技术的快速发展,全基因组关联分析(genome wide association study,GWAS)在揭示林木复杂性状的数量遗传变异规律、解析关键基因的遗传调控机制及推动林木分子辅助育种等方面展示出前所未有的应用前景.本文首先综述了GWAS的核心理论、研究方法及其在木材性状和适应性遗传基础研究中的研究进展.随后,针对林木数量性状遗传研究中普遍存在的"丢失遗传力"(missing heritability)问题,本文从高通量表型组学平台的组建,多种遗传标记的联合利用,多组学数据的系统剖析以及加性、显性与上位性关联模型的开发等方面提出了未来GWAS的发展对策.最后,结合当前林木遗传改良的实践需求,展望了GWAS策略在林木分子育种领域的广阔应用前景.

关键词：全基因组关联分析系统遗传学遗传结构丢失遗传力分子育种

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