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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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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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林木三倍体育种研究进展及展望

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中国科学：生命科学 2020年第2期50卷 136-143页

作者：康向阳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

植物三倍体具有生长迅速、叶片或花、果实硕大、新陈代谢旺盛、适应性强以及不孕等特点,尤其适用于无性繁殖林木的遗传改良.利用配子染色体加倍或四倍体与二倍体杂交等有性多倍化技术手段,增加目标树种一套基因组的全部同源基因,可以仅... 详细信息

植物三倍体具有生长迅速、叶片或花、果实硕大、新陈代谢旺盛、适应性强以及不孕等特点,尤其适用于无性繁殖林木的遗传改良.利用配子染色体加倍或四倍体与二倍体杂交等有性多倍化技术手段,增加目标树种一套基因组的全部同源基因,可以仅通过一轮次的育种过程实现多目标性状综合改良,培育出生长快、纤维长、木素低、纤维含量高以及抗逆性增强的用材林新品种,或者是生长迅速、叶片和果实等器官巨大、含胶量及药物成分含量显著提高的胶用、漆用、药用、叶用、果用新品种.在人工诱导配子染色体加倍选育三倍体时,实现有效处理时期的即时判别是提高三倍体育种效率的关键,而选配高配合力亲本则是提高三倍体育种效果的保障.随着林木三倍体育种理论和技术方法的突破及其不断向其他树种拓展,三倍体育种必将在提高林产品产量、改善品质以及增强抗逆性等方面发挥更大的作用.

关键词：林木三倍体性状变异育种技术新品种

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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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矮壮素对永福报春苣苔形态特征的影响

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分子植物育种 2021年第14期19卷 4804-4811页

作者：何栋姚晓妍史莹莹李悦雅陈简村罗乐北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心园林环境教育部工程研究中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室城乡生态环境北京实验室北京100083 西藏自治区林业调查规划研究院拉萨850000

为探究矮壮素对永福报春苣苔(Primulina yungfuensis)营养生长、开花的影响,筛选控制株型的最佳处理。本研究以永福报春苣苔两年生扦插苗为材料,使用6种不同质量浓度的矮壮素,以清水为对照对植株进行灌根和叶喷。结果表明,在叶面喷施和... 详细信息

为探究矮壮素对永福报春苣苔(Primulina yungfuensis)营养生长、开花的影响,筛选控制株型的最佳处理。本研究以永福报春苣苔两年生扦插苗为材料,使用6种不同质量浓度的矮壮素,以清水为对照对植株进行灌根和叶喷。结果表明,在叶面喷施和根灌处理2种施用方式下,各处理浓度均具有矮化控制效果且随浓度的增加呈现先增加后减弱的变化趋势,其中以矮壮素400~500 mg/L为最佳施用浓度范围。从处理方式看,叶面喷施和根灌对植株的冠幅、叶长、叶宽、叶柄长均有影响,但差异不明显;对于初花期的影响表现为低浓度(约300 mg/L)叶喷效果明显,高浓度(400~700 mg/L)灌根则更优。隶属函数显示500 mg/L的矮壮素根灌处理控制永福报春苣苔株型,提前花期效果明显,综合效果最好。本研究为报春苣苔属植物的矮化栽培,提高观赏价值提供了理论指导。

关键词：永福报春苣苔盆栽矮化矮壮素生长发育

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芍药根茎解剖结构特征及生长轮分析

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北京林业大学学报 2020年第5期42卷 124-131页

作者：张建军陈莉祺李建光孙苗范永明于晓南花卉种质资源创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京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园林学院北京100083 北京海关北京100026

【目的】观察分析不同芍药品种群品种的根茎结构发育特点,对芍药根茎进行解剖学研究,初步解析芍药根茎次生结构及生长轮特征,以期为通过根茎结构判断芍药株龄、优化无性繁殖和栽培管理技术,促进资源的开发和利用研究提供一定的理论依据... 详细信息

【目的】观察分析不同芍药品种群品种的根茎结构发育特点,对芍药根茎进行解剖学研究,初步解析芍药根茎次生结构及生长轮特征,以期为通过根茎结构判断芍药株龄、优化无性繁殖和栽培管理技术,促进资源的开发和利用研究提供一定的理论依据。【方法】以芍药不同品种群的6个品种不同发育时期的地下根茎为研究对象,观察并分析其发育更新特征,应用石蜡切片和徒手切片技术,对不同品种、同一品种不同生长年限的根茎次生结构特征进行观察分析。【结果】不同芍药品种的地下根茎组织架构基本一致,即由根茎、着生于根茎上的根茎芽和根3部分组成,根茎每年有序更新,年龄分级特征明显;四倍体品种‘Cream Delight’根茎发育特征与其余5个品种差异明显;6个芍药品种根茎次生结构由周皮、皮层、次生韧皮部、形成层、次生木质部和中央髓组成。二倍体‘种生粉’、二倍体‘粉玉奴’、三倍体‘Coral Sunset’和四倍体‘Cream Delight’4个品种根茎次生木质部大小导管有规律地依次排列,口径较大的导管和周围的小导管聚集形成群团状,导管群分布较稀疏,两导管群之间的间隔明显。与四倍体‘Cream Delight’相比,三倍体‘Coral Sunset’的导管群分布较紧凑。伊藤杂种两个三倍体品种‘Prairie Charm’和‘Going Bananas’根茎的次生木质部大小导管分布较均匀,形成较连续的环带,并不聚集形成团块状。芍药根茎截面在脱水后维管组织呈白色或淡黄色,间断环状分布,中央髓部组织下凹,位于不同环的维管组织从髓部向皮层呈放射状排列。不同生长年限的根茎中次生木质部口径较大的导管及其周围的小导管聚集呈团块状,导管群切向断续有规律地依次排列成与形成层平行的环,形成清晰的生长轮,且生长轮的数目与其实际生长年龄一致。【结论】芍药不同品种地下根茎组织架构特征基本一致,且存在明显的龄级特征。二倍体及三倍体各品种根茎发育特征相似,而与四倍体不同。中国芍药及杂种芍药品种群品种根茎次生结构相似而与伊藤杂种差异明显,杂种芍药品种群内三倍体及四倍体品种根茎次生结构差异较大,芍药根茎生长轮次生结构特征与品种倍性无关。芍药根茎中的生长轮即为其年轮,且其数目能够反映芍药的实际生长年限。

关键词：芍药地下根茎生长轮生长年限解剖特征

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造林密度对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响

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西北林学院学报 2020年第2期35卷 79-86页

作者：吴剑周晴宋连君康向阳张平冬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 河北省威县苗圃河北邢台054700

三倍体杨树具有突出的营养生长优势,研究造林密度对三倍体毛白杨杂种无性系径向生长的影响规律,可为三倍体毛白杨工业用材林营建和经营管理提供理论指导。以定植于河北威县的11年生三倍体白杨杂种无性系(B301、B331和S86)以及二倍体毛... 详细信息

三倍体杨树具有突出的营养生长优势,研究造林密度对三倍体毛白杨杂种无性系径向生长的影响规律,可为三倍体毛白杨工业用材林营建和经营管理提供理论指导。以定植于河北威县的11年生三倍体白杨杂种无性系(B301、B331和S86)以及二倍体毛白杨对照无性系1316密度试验林为研究对象,研究造林密度(2490、1665、1110、825、615、495株/hm 2和405株/hm 2)对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响。结果表明,造林密度和无性系以及造林密度与无性系间的交互效应均对三倍体白杨杂种无性系的胸径生长具有极显著的影响,以495株/hm 2造林密度条件下三倍体白杨杂种无性系S86的胸径生长量最大,平均胸径达25.1 cm;三倍体白杨杂种无性系B301、S86的胸径生长量显著大于无性系B331和二倍体对照毛白杨无性系1316;无性系对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有极显著的影响,造林密度对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有显著的影响。三倍体白杨杂种无性系B301、B331、S86以及二倍体对照毛白杨无性系1316内部个体间胸径与树皮厚度均呈现正相关,说明树皮厚度随着胸径生长量的增大而增厚。研究结果对于认识造林密度对杨树径向生长的影响和指导三倍体白杨良种无性系的推广具有重要意义。

关键词：造林密度三倍体白杨杂种胸径树皮厚度

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林木遗传育种研究进展

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南京林业大学学报(自然科学版) 2020年第3期44卷 1-10页

作者：康向阳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林业大学生物科学与技术学院

林木遗传育种是研究森林遗传和林木良种选育理论与技术的科学。其因林木地理变异规律研究而萌芽,伴随着遗传学基本理论体系形成完成奠基,在不断推动遗传改良以满足人工林高效培育的良种急需中实现林木遗传育种现代理论和技术体系构建,... 详细信息

林木遗传育种是研究森林遗传和林木良种选育理论与技术的科学。其因林木地理变异规律研究而萌芽,伴随着遗传学基本理论体系形成完成奠基,在不断推动遗传改良以满足人工林高效培育的良种急需中实现林木遗传育种现代理论和技术体系构建,并在进入21世纪之后开启了分子设计育种的深入发展阶段。经过近两个世纪的创新发展,林木遗传育种形成了一个适合树木生物学特点、遗传基础研究与育种创新应用紧密结合并协同发展的学科体系。其中,基于轮回选择不断推进以选择、交配、遗传测定为核心的育种循环,完成更高轮次的基本群体、育种群体、选择群体和生产群体建设,是可持续遗传改良的根本所在。在此基础上,或通过远缘杂交选育杂种优势突出的林木品种;或基于有性多倍体化开展多倍体育种,综合利用杂种优势和倍性优势,实现林木多目标性状改良;或采用转基因和基因编辑等分子育种技术,进一步改良已有林木品种或优异种质等。而林木良种生产仍然依赖传统的种子园制种和无性系制种,其中体胚发生技术实用化将是进一步实现种子繁殖树种遗传改良水平提升的有效途径。推动林木育种理论和技术创新,提高育种效率和效果,选育产量更高、品质更优、抗逆性更强、适应性更广的林木良种并应用于生产,保证用更少的人工林面积生产更多的木材及林产品,以减少对天然林的依赖,林木遗传育种在未来将发挥更大的作用。

关键词：林木育种轮回选择育种循环良种

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毛白杨二氢黄酮醇-4-还原酶基因PtDFR的克隆和特性分析

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中国细胞生物学学报 2020年第6期42卷 980-987页

作者：武博高凯安新民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

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)是调控花青素合成的关键酶。DFR对底物的选择是决定植物中花色苷种类的重要因素,并在很大程度上决定花青素的比例,最终使植物呈现不同的颜色。此外,DFR基因家族中的不同成员对底... 详细信息

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)是调控花青素合成的关键酶。DFR对底物的选择是决定植物中花色苷种类的重要因素,并在很大程度上决定花青素的比例,最终使植物呈现不同的颜色。此外,DFR基因家族中的不同成员对底物具有不同的催化效率,影响了植物中花青素的种类和含量,从而使植物组织或器官呈现不同的颜色。该文在分析已有毛白杨转录组数据的基础上,以毛白杨二氢黄酮醇-4-还原酶基因为研究对象,设计了一对PCR引物,以毛白杨基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得了毛白杨DFR基因家族的1个成员,命名为PtDFR。测序结果表明,该基因序列全长为1591 bp,包含6个外显子和5个内含子,CDS长度为954 bp,编码317个氨基酸,具有1个NADP(H)保守结构域。氨基酸序列相似性分析和进化分析表明,毛白杨与银白杨、毛果杨DFR的氨基酸相似性分别高达95.65%和94.21%,而与柑橘、枣、葡萄等7个物种DFR的氨基酸相似性达到82.14%~89.29%。转录组数据分析显示,PtDFR在不同组织器官中的表达量存在明显差异,萌动营养芽表达量最高,休眠营养芽最低,且不同时期雌雄花芽表达趋势相似,该研究结果将为深入探究PtDFR的功能奠定基础。

关键词：毛白杨二氢黄酮醇-4-还原酶基因克隆表达模式

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光照处理对‘金羽’桧穗条质量影响的研究

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北京林业大学学报 2020年第8期42卷 132-140页

作者：赵晓芝高丽贾桂霞花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京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园林学院北京100083 北京花乡花木集团有限公司北京100067

【目的】研究不同光照处理对‘金羽’桧穗条质量的影响,探索提高穗条质量、提高扦插生根率、扩大繁殖系数的有效方法。【方法】对‘金羽’桧5年龄采穗母株分别进行了90 d全光照、30%遮阴和50%遮阴的光照处理,统计分析植株在不同处理前... 详细信息

【目的】研究不同光照处理对‘金羽’桧穗条质量的影响,探索提高穗条质量、提高扦插生根率、扩大繁殖系数的有效方法。【方法】对‘金羽’桧5年龄采穗母株分别进行了90 d全光照、30%遮阴和50%遮阴的光照处理,统计分析植株在不同处理前后的形态、生长变化以及产穗量的差异,测定了不同处理植株的光合能力、插穗的生理指标以及组织结构;利用不同处理的插穗在全光照喷雾下进行扦插,结合扦插生根率和生根质量,综合评价不同光照处理对插穗质量的影响。【结果】光照对‘金羽’桧采穗母株的形态、叶片及嫩茎的颜色、植株的光合能力以及穗条的生理和解剖结构有较大影响。全光照下母株光合能力较弱,产穗量大,但穗条木质化程度高,扦插生根率为0.00。30%遮阴处理下母株的光合能力在3个处理组中最强,产穗量中等,穗条韧皮部发达,扦插生根率为76.00%。50%遮阴处理下母株光合能力非常弱,产穗量小,虽然穗条的形成层发达,但叶片和茎段皮层含水量高,营养物质含量低,扦插生根率为28.44%。30%遮阴处理组较全光照和50%遮阴处理组相比穗条扦插生根率提高,根系更加茂盛。【结论】光照强度变化对植物的生长发育有重要影响,尤其是对金叶植物而言,遮阴处理能够影响植株的生物量分配,改变新梢的营养积累以及组织结构。不同光照处理对‘金羽’桧采穗母株的生长状态以及穗条的质量有较大影响,遮阴度为30%的光照处理后,采穗母株的光合能力增强,新枝营养物质积累丰富,能够有效提高穗条质量,提升扦插生根率。

关键词：光照强度 ‘金羽’桧光合作用扦插

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