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第九届中国林业青年学术年会

作者：刘文凤张谦郑会全雷杨林善枝安新民张志毅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

抗病(R)基因是植物抗病免疫系统中的关键组成部分,该类基因编码蛋白通常包含了保守的功能结构域如核苷酸结合位点(Nucleotide binding site,NBS)和富含亮氨酸重复(Ieucine rich repeat,LRR)序列,因此也统称为NBS-LRR R蛋白。NBS-LRR R... 详细信息

抗病(R)基因是植物抗病免疫系统中的关键组成部分,该类基因编码蛋白通常包含了保守的功能结构域如核苷酸结合位点(Nucleotide binding site,NBS)和富含亮氨酸重复(Ieucine rich repeat,LRR)序列,因此也统称为NBS-LRR R蛋白。NBS-LRR R蛋白编码基因占据了约全部抗病基因数目的75%,组成了抗病基因中的最大家族,而这些抗病基因的作用对象也几乎囊括了所有的病原物包括病毒、细菌、真菌、线虫甚至昆虫等,对该类基因的表达及其在植物抗病免疫调控系统中的作用进行研究具有重要意义。杨树是木本植物的模式植物,其抗病性研究一直是林木抗逆性研究的热点;而毛白杨(Populus tomentosa Cart)是我国特有的白杨派(Section Leuce)乡土树种,具有分布广、速生、材质优良及抗逆性强等特点,对毛白杨NBS-LRR类抗病基因的表达及其功能进行研究显然具有重要的理论意义与应用价值。本实验室前期已从三倍体毛白杨[(***×***)×***]抗病无性系中首先分离获得一个NBS-LRR类抗病基因序列(编码了一个NLS-TIR-NBS-LRR蛋白)即PtDrl01(GenBank Accession ***157840),并证明该基因在转化烟草中具有抗烟草花叶病毒能力。为进一步分析PtDrl01基因的抗病免疫调控功能,本研究首次构建了PtDrl0l基因的RNAi载体pBI121-PtDr101-RNAi,进而采用基因枪法将pBl121-PtDr101-RNAi质粒转化到毛白杨叶片,并诱导获得抗卡那霉素候选转化芽,经生根诱导最终获得系列候选转化植株。以卡那霉素抗性植株基因组总DNA为模板,对CaMV 35S启动子及NP7II基因作双序列PCR鉴定,共筛选获得5个转基因无性系。在此基础上,运用qRT-PCR技术对转化植株PtDrl01基因的表达作定量分析发现,RNAi序列在转基因毛白杨中对PtDrl01基因的表达抑制率均高于50%;其中,值得注意的是,转基因无性系Z3 PtDrl01基因表达抑制率达到了100%,这表明RNAi序列在转基因毛白杨中能够对PtDrl01基因的表达起有效的抑制甚至沉默的作用。对沉默了PtDrl01基因表达的Z3植株,本研究利用qRT-PCR技术定量分析了毛白杨病程相关蛋白基因(PtPR-1、PtPR-5和PtPR-10)的表达,结果发现检测的病程相关蛋白基因其表达均明显低于对照非转化植株,而其中PtPR-10的表达量在转化植株中甚至减少为7倍以上。这说明,PtDrl01基因的表达在毛白杨中影响了病程相关蛋白基因的表达水平,而这也暗示了PtDrl01基因可能通过调控病程相关蛋白基因的表达水平,进而提高植株抗病反应能力。上述研究结果为进一步分析毛白杨PtDrl01基因的表达及功能提供了重要基础。

关键词：毛白杨 PtDrl01基因 RNAi技术 qRT-PCR

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毛白杨不同倍性花粉DNA的荧光观察及定量分折

毛白杨不同倍性花粉DNA的荧光观察及定量分折

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第九届中国林业青年学术年会

作者：曹媛张志毅荆艳萍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

毛白杨（Populus tomentosa Carr.）是我国特有的白杨派重要的绿化和用材乡土树种。研究发现,二倍体毛白杨中存在天然2n花粉以及由于减数分裂异常或染色体异常而产生的非整倍数败育花粉。这种现象一方面与天然三倍体毛白杨的形成联系紧... 详细信息

毛白杨（Populus tomentosa Carr.）是我国特有的白杨派重要的绿化和用材乡土树种。研究发现,二倍体毛白杨中存在天然2n花粉以及由于减数分裂异常或染色体异常而产生的非整倍数败育花粉。这种现象一方面与天然三倍体毛白杨的形成联系紧密,另一方面影响毛白杨的育种工作的效率。花粉核DNA不仅是花粉倍性的指标物质,而且对整个花粉正常发育过程起着核心作用。正常成熟花粉通过不均等有丝分裂形成一个较大的营养细胞和一个较小的生殖细胞,然后生殖细胞进行一次均等有丝分裂形成两个生殖核。在花粉管萌发和伸长过程中,营养细胞率先移入花粉管向花粉管尖端方向移动,两个生殖核紧随其后,最终经由花粉管尖端排出。我们利用激光共聚焦荧光显微镜,在大量实验基础上克服荧光标记不易量化的困难,建立了相对稳定的DNA荧光相对定量经验分析体系。实验采用DAPI（4’,6-二脒基-2-苯基吲哚）对毛白杨小孢子及其体外萌发过程进行DNA荧光标记,统一花粉培养条件、染色条件（1ug/ml DAPI,5min）和制片细节,统一成片到上机观察前的存放条件和时间（-20℃C,1天）,统一激光共聚焦显微镜的可调节参数及条件（60x油镜,405nm激发光,ND40,固定扫描步距、增益值、扣除背景等）。将扫描得到的图片进行3D重构,再用闭合曲线勾画蓝色荧光的范围,得到范围内荧光量的各种参数值,最后分析统计得出相对荧光量（精确面积×平均荧光光强）。初步结果显示,我们所采用的无性系LM50中,2n花粉占花粉总量的比例约5-10%。自然单倍、2n花粉及不同大小的败育花粉其核DNA量的统计值与其直径大小在正常范围内成比例。同时,有发现个别花粉大小偏离正常值,但核DNA定量分析结果仍显示其为单倍性。异常的花粉通常呈现干瘪、皱缩、多核,或者体积极小无核,其DNA定量结果明显偏离平均值。在花粉体外萌发实验中,2n花粉占正常萌发花粉的比例更小。但在正常萌发的花粉中,单倍花粉的生殖核荧光总量与2n花粉的生殖核荧光总量统计值比接近1:2,两个生殖核荧光量统计值比接近1:1。此外,毛白杨单倍和2n花粉的营养细胞核及其胞质中均有一定量的荧光标记,并且强度与生殖核相比较弱,但营养细胞总的荧光量高于生殖细胞,胞质荧光背景较强且呈点状不均匀分布,而这些点状物是否全部为携带细胞质遗传物质的细胞器则有待进一步实验验证。以上结果暗示,进一步研究不同品种毛白杨的天然单倍性花粉、天然2n花粉与人工加倍2n花粉的胞质DNA具体分布并对其进行定量分析,可以为毛白杨三倍体育种工作和毛白杨细胞质遗传的机制提供理论依据。

关键词：激光共聚焦 2n花粉细胞质DNA 三倍体育种

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杨树花发育关键基因的RNAi、DNM载体转化毛白杨的研究

杨树花发育关键基因的RNAi、DNM载体转化毛白杨的研究

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第九届中国林业青年学术年会

作者：曹冠琳安新民于来薄文浩王静澄张志毅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

毛白杨（Populus tomentosa Carr.）是优良的绿化和用材树种,但是毛白杨雌株花期产生大量飞絮,给生产生活带来诸多不便。LFY是花分生组织特征基因,控制花启动,毛果杨PTLF（***）在花序中表达量最高;AP1既为花分生组织特征基因,同时又控... 详细信息

毛白杨（Populus tomentosa Carr.）是优良的绿化和用材树种,但是毛白杨雌株花期产生大量飞絮,给生产生活带来诸多不便。LFY是花分生组织特征基因,控制花启动,毛果杨PTLF（***）在花序中表达量最高;AP1既为花分生组织特征基因,同时又控制花萼和花瓣的发育,PTAP1在美洲山杨（***）花发育初期的形成层中开始表达,并在以后的发育过程中继续表达;PTAG1/2基因为花器官特异性基因,它们在毛果杨雄蕊和心皮内表达。为抑制毛白杨开花,解决飞絮污染环境的问题,本研究利用农杆菌介导的叶盘转化法将这些杨树花发育关键基因的RNAi载体PTAG-IR、PTAP1-IR、PTAP1:PTAG-IR、PTLF:PTAG-IR,以及dominant negative mutation（DNM）载体En35S::AP1-M2::E9s转化毛白杨雌性无性系TC1521。经PCR检测,转基因毛白杨阳性株系数目分别为PTAG-IR5株,PTAP1-IR 4株,PTAP1:PTAG-IR6株,PTLF:PTAG-IR 7株,En35S::AP1-M2::E9 7株。转基因毛白杨移栽后的苗期观察发现,PTAG-IR,PTAP1:PTAG-IR,PTLF:PTAG-IR的转基因株系高度低于野生型对照,而PTAP1-IR转基因毛白杨高度与野生型接近。

关键词：毛白杨花发育基因 RNAi DNM

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麻疯树开花数量大小及其生态适应性

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南京林业大学学报(自然科学版) 2010年第6期34卷 28-32页

作者：刘方炎李昆张春华罗长维王小庆崔永忠中国林业科学研究院资源昆虫研究所国家林业局元谋荒漠生态系统定位研究站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国家林业局自然保护区研究与评价中心

采用随机取样和跟踪调查的方法,对不同立地环境下,半野生麻疯树前两次开花时开花数量大小及其座果特征进行了比较研究。结果表明:麻疯树雄性花序和两性花序分别着生于多年生老枝和1年生小枝上,两性花序的产生量占有绝对优势,常为雄性花... 详细信息

采用随机取样和跟踪调查的方法,对不同立地环境下,半野生麻疯树前两次开花时开花数量大小及其座果特征进行了比较研究。结果表明:麻疯树雄性花序和两性花序分别着生于多年生老枝和1年生小枝上,两性花序的产生量占有绝对优势,常为雄性花序的1.817倍;两性花序中,雌花朵数量相对较少,且变化较大,单个两性花序中常有125朵雌花,而雄花朵大量产生,常为雌花数量的1020倍;同时,麻疯树座果率较高,且相对稳定,平均可达90%以上,而单个果实平均可产2.62.9粒种子。立地环境和开花时间对麻疯树雄性花序、两性花序以及两性花序中雄花朵和雌花朵的产生数量均存在着显著影响。两性花序大量发生保证了在可利用资源有限时雌性功能的加强,是非常有利的生殖策略;而雄性花序以及两性花序中雄花的适应意义可能大于其功能作用,大量雄花的产生对其吸引昆虫传粉更为有利。

关键词：麻疯树开花数量两性花序生态适应性干热河谷

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高温处理诱导杨树大孢子染色体加倍选育三倍体技术研究

高温处理诱导杨树大孢子染色体加倍选育三倍体技术研究

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第九届中国林业青年学术年会

作者：王君索玉静康向阳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开放实验室

多倍体育种是杨树遗传改良的重要途径,特别是利用2n配子的有性多倍化技术,由于综合利用了倍性优势和杂合优势,展现了巨大的发展潜力。国内外有关杨树倍性育种的实践证明,杨树三倍体在生长、抗性和材质等方面均表现优良,一些品种已在林... 详细信息

多倍体育种是杨树遗传改良的重要途径,特别是利用2n配子的有性多倍化技术,由于综合利用了倍性优势和杂合优势,展现了巨大的发展潜力。国内外有关杨树倍性育种的实践证明,杨树三倍体在生长、抗性和材质等方面均表现优良,一些品种已在林业生产中广泛应用,取得了巨大的经济效益。该研究以青杨派杂种‘哲引3号杨为材料,在掌握其大孢子发生进程及其即时判别技术的基础上,对施加高温处理诱导其大孢子染色体加倍的技术条件进行了探索,为选育适宜我国"三北"地区困难立地生长的青杨派多倍体品种奠定基础。

关键词：杨树三倍体 2n大孢子高温处理

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美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期光合特性研究

美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期光合特性研究

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第九届中国林业青年学术年会

作者：江锡兵李博张志毅马开峰何占国刘承友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河北省平泉县林业局

对杨树光合特性的研究一直是杨树遗传改良的一个重要方面。为探讨美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期的光合特性和规律,以美洲黑杨与大青杨杂交所得3个生长及抗性等表现优良的杂种无性系1年生盆栽扦插苗为材料,采用Li一6400光合测定系统对... 详细信息

对杨树光合特性的研究一直是杨树遗传改良的一个重要方面。为探讨美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期的光合特性和规律,以美洲黑杨与大青杨杂交所得3个生长及抗性等表现优良的杂种无性系1年生盆栽扦插苗为材料,采用Li一6400光合测定系统对3个无性系的光合作用指标进行测定。结果表明:在7月中旬,天气晴朗条件下,3个无性系的净光合速率和蒸腾速率日变化均呈不对称的双峰曲线,气孔导度和胞间C02浓度日变化分别呈单峰和倒双峰变化趋势:编号为191的无性系净光合速率日变化曲线两次峰值均高于165和177,191和177的低值高于165:3个无性系的净光合速率一光响应曲线相近,净光合速率均随着光合有效辐射的增加而增大,接近光饱和点时上升趋势平缓:191的光饱和点高于165和177,而光补偿点低于165和177,表明191适应光强的能力强于165和]77。

关键词：美洲黑杨大青杨杂种光合作用

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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

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分子植物育种 2010年第5期8卷 963-970页

作者：宋跃朋江锡兵张曼李博王泽亮薄文浩安新民张志毅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国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室北京100083 西北农林科技大学园艺学院杨凌712100

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... 详细信息

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。

关键词：杨树木质部形成 EST-SSRs 聚类分析

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三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材产量与材性研究

三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材产量与材性研究

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第九届中国林业青年学术年会

作者：张平冬姚胜康向阳蒲俊文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材料科学与技术学院

三倍体毛白杨是一个专化的纸浆材新品种,其具有速生、优质、高效的特点。此前,有关学者就其木材基本密度、纤维形态、化学组分特点以及遗传变异规律进行了较为系统的研究。但有关三倍体毛白杨超短轮伐栽培条件下木材产量以及材生的研究... 详细信息

三倍体毛白杨是一个专化的纸浆材新品种,其具有速生、优质、高效的特点。此前,有关学者就其木材基本密度、纤维形态、化学组分特点以及遗传变异规律进行了较为系统的研究。但有关三倍体毛白杨超短轮伐栽培条件下木材产量以及材生的研究未见报道。开展三倍体毛白杨超短轮伐期纸浆林产量与材性研究,探讨三倍体毛白杨超短轮伐栽培的可行性,有利于加快林地周转,提高林地利用效率。

关键词：三倍体毛白杨纸浆林超短轮伐基本密度材性

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四倍体刺槐硬枝沙藏结合生长调节物质处理扦插研究

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黑龙江农业科学 2010年第8期 85-88页

作者：孟丙南彭祚登张中林徐慧敏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/国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室北京100083 北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 河南省洛宁县林业局河南洛宁471700

为了解决四倍体刺槐硬枝扦插成活率低的问题,利用冬季沙藏结合生长调节物质处理和倒放催根的方法对四倍体刺槐进行硬枝扦插试验。结果表明:经冬季沙藏,结合沙藏前和扦插时的2次生长调节物质处理,插穗扦插成活率最高,达66.67%;在IBA、NAA... 详细信息

为了解决四倍体刺槐硬枝扦插成活率低的问题,利用冬季沙藏结合生长调节物质处理和倒放催根的方法对四倍体刺槐进行硬枝扦插试验。结果表明:经冬季沙藏,结合沙藏前和扦插时的2次生长调节物质处理,插穗扦插成活率最高,达66.67%;在IBA、NAA和ABT三种生长调节剂的处理试验中,500 ***-1的ABT处理插穗扦插成活率最好,成活率达71.11%;插穗倒放沙藏明显提高了扦插成活率;插穗经温室沙藏处理比室外沙藏处理成活率高。

关键词：四倍体刺槐硬枝扦插植物生长调节剂

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河北杨两个序列高度类似的DREB2类基因的分离与鉴定

河北杨两个序列高度类似的DREB2类基因的分离与鉴定

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第九届中国林业青年学术年会

作者：王泽亮安新民宋跃朋任媛媛张志毅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四川省林业科学研究院

在自然条件下,植物由于只能固着于生长环境中,不能移动,其生长发育必然会受到干早、低温、盐碱等各种环境胁迫条件的影响。为了维持自身的生长发育,长时间以来,植物已经从分子、细胞及生理生化水平上进化出完整复杂的胁迫响应机制,以适... 详细信息

在自然条件下,植物由于只能固着于生长环境中,不能移动,其生长发育必然会受到干早、低温、盐碱等各种环境胁迫条件的影响。为了维持自身的生长发育,长时间以来,植物已经从分子、细胞及生理生化水平上进化出完整复杂的胁迫响应机制,以适应外界的胁迫环境。从分子水平上来说,外界的各种胁迫条件诱导了一系列基因地表达,其表达产物不仅直接提高了植物的胁迫耐受性,还可能进一步参与了植物体内胁迫信号的转导过程。阐明植物感知外界胁迫信号、信号体内转导以及最终影响植物胁迫耐受性的过程,对提高植物抗逆性与改善植物育种策略具有非常重要的作用,因此一直是科学研究的热点。近年来,科学工作者已经从各种植物中克隆到了一系列胁迫响应基因。DREB类转录因子即是其中重要的一类基因,DREB转录因子属于AP2/EREBP转录因子家族,是植物所特有的一类转录因子,在植物对外界非生物胁迫的响应与适应中起了非常重要的作用。在本研究中,我们从干旱胁迫处理的河北杨(Populus hopeiensis)中克隆了两个序列高度类似的DREB2类基因,分别命名为PhDREB2a、PhDREB2b,长度分别为1419bp、1386bp,分别编码283、272个氨基酸。在氨基酸水平上,PhDREB2a与PhDREB2b有97.7%的一致性,只是在3'编码区包含一11个氨基酸残基的插入删除片段(Indel)外,其余氨基酸则完全一致。这两个基因包含了所有的在其它DREB2类基因中存在的保守的结构域,如AP2区域(核苷酸结合区域,包括YRG与RAYD因子)、核定位位点(NLS),此外,在PhDREB2a/2b3'转录激活区域,还存在两个PEST基序,可能逆向调控了基因的转录激活功能。同其它植物DREB类基因类似,PhDREB2a与PhDREB2b的AP2区域形成了三条链的β折叠与α螺旋,它们都具有第14与19位的缬氨酸与谷氨酸残基,这两个氨基酸残基被认为在转录因子与顺式作用元件结合的过程中起了重要的作用。半定量RT-PCR分析表明,PhDREB2a/2b基因受干旱、高温与NaCl胁迫条件诱导而较强表达,在正常条件下,PhDREB2a/2b也能检测到表达。同时在各种胁迫条件下,PhDREB2a与2b表达模式也并不完全一致,说明PhDREB2a与PhDREB2b在调控河北杨胁迫响应中的作用并不完全一致。瞬时表达研究发现,在烟草叶片中,PhDREB2a/2b能够激活Gus基因的表达,而且转录激活功能有显著的差异,说明其序列的差异导致了其功能的差异,并可能影响到其在河北杨干旱胁迫耐受性中的功能。进一步,通过拟南芥遗传转化研究,发现与对照拟南芥植株相比,转PhDREB2a/2b基因拟南芥生长迟缓、开花期延迟,在正常条件下,其DREB靶基因的表达量明显提高,干旱胁迫耐受性也明显提高,这进一步证实了PhDREB2a/2b的转录激活功能及其在调控河北杨胁迫响应中的重要作用。

关键词：河北杨 DREB2 PEST 非生物胁迫

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