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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：林强徐进李上前林云斌章允清欧阳磊福建省林业科学研究院福建省森林培育与林产品加工利用重点实验室南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室福建省福鼎后坪国有林场福建省顺昌埔上国有林场

【目的】通过柳杉种子园半同胞子代测定，阐明家系生长性状的遗传变异、性状相关规律，评价参试家系在试验地点的生长表现和育种价值，选择速生优良家系和单株进行推广应用。【方法】2014年在福建省福鼎后坪国有林场营建柳杉种子园半同... 详细信息

【目的】通过柳杉种子园半同胞子代测定，阐明家系生长性状的遗传变异、性状相关规律，评价参试家系在试验地点的生长表现和育种价值，选择速生优良家系和单株进行推广应用。【方法】2014年在福建省福鼎后坪国有林场营建柳杉种子园半同胞子代试验林，于试验林1～7年生时每木调查树高、胸径和冠幅等生长量指标，建立数据库，分析家系生长性状的遗传变异和相关规律，估算家系及单株遗传力，并对参试家系和单株进行评价和选择。【结果】试验林7年生时，树高、胸径、冠幅和材积的平均值分别为4.51 m、6.68 cm、2.09 m和0.0111 0 m3，变异系数为16.75%～101.60%，参试家系的适应性较好且生长性状存在丰富的变异。1～7年生试验林的树高、胸径和材积等生长性状在重复和家系间的差异均达极显著水平，生长环境和家系本身的基因型对柳杉早期生长均有显著影响。试验林1～7年生的家系遗传力为0.465～0.649，单株遗传力为0.223～0.507，在家系层次上，生长表现受中等程度之上的遗传控制；在个体层次上，生长表现受较弱程度的遗传控制。生长性状间的相关系数值为0.35～0.95，生长性状的表型相关均达极显著水平。经综合评价和估算遗传增益，选出速生家系8个，树高、胸径和材积等遗传增益的平均值分别为5.53%、7.89%和22.95%；选出速生个体35个，其树高、胸径和材积的平均遗传增益分别为23.11%、27.84%和96.77%。【结论】参试柳杉家系生长表现较好，生长性状遗传变异丰富，选择的速生优良家系和个体将为试验地区柳杉人工造林提供良种材料，为构建柳杉第2代育种群体和提升柳杉遗传改良水平提供育种材料。

关键词：柳杉种子园半同胞子代生长性状遗传变异早期选择

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38年生马尾松种源生长及材性联合分析

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南京林业大学学报(自然科学版) 2022年第3期46卷 203-212页

作者：胡兴峰吴帆孙晓波陈厚平殷安政季孔庶南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心安徽省六安市裕安区国有林木良种场

【目的】通过分析已达成熟期的马尾松种源生长与材性变异,揭示不同性状在地理种源上的变异规律,并筛选适合在安徽省六安市及类似立地区域推广的速生且材质优良的纸浆材种源。【方法】以安徽省六安市裕安区国有林木良种场的38年生(成熟林... 详细信息

【目的】通过分析已达成熟期的马尾松种源生长与材性变异,揭示不同性状在地理种源上的变异规律,并筛选适合在安徽省六安市及类似立地区域推广的速生且材质优良的纸浆材种源。【方法】以安徽省六安市裕安区国有林木良种场的38年生(成熟林)马尾松55个种源为试材,测定其胸径、树高、管胞长度及宽度、基本密度和微纤丝角,进行生长与材性联合分析。【结果】胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、微纤丝角和基本密度在种源水平上均差异极显著(P<0.01)。各性状表型变异系数、遗传变异系数分别为3.02%～58.61%、5.56%～28. 16%;胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、基本密度和微纤丝角种源遗传力分别为0.665 7、0.558 9、0.616 9、0.996 3、0.965 6、0.739 3和0.823 3。相关性研究表明:生长性状与纬度呈显著负相关,与经度相关不显著;材性与经纬度均相关不显著,但表现出局部的变异规律;生长性状间相关性高于生长与材性间相关性;微纤丝角从髓心至树皮总体随着龄级的增大而减小,木材基本密度、管胞长和宽从髓心至树皮总体随着龄级的逐渐增大而增大,变化幅度随着龄级的增大而减小。通过综合指数选择出5个综合性状优良种源,其胸径、树高、材积、管胞长度与宽度、基本密度和微纤丝角平均遗传增益分别为3.69%、5.72%、15.12%、7.05%、-1.12%、0.17%和-6.46%。【结论】成熟林马尾松种源间差异显著,并且生长性状存在从南向北逐渐减小的变异规律,材性与经纬度不相关,对其进行纸浆材生长与材性联合选择具一定潜力,可为纸浆材马尾松良种选择提供可靠依据。

关键词：马尾松种源基本密度管胞微纤丝角材性

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CRISPR/Cas技术及其作用机理

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分子植物育种 2022年第7期20卷 2310-2319页

作者：毛金燕翟惠王洁侯静南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京210037 南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心南京210037

CRISPR/Cas(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated)系统是一种原核生物的免疫系统,能够抵御外来病毒、质粒等遗传元件的入侵,为自身提供了获得性免疫保护机制。该系统具有操作简单、高效等优点... 详细信息

CRISPR/Cas(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated)系统是一种原核生物的免疫系统,能够抵御外来病毒、质粒等遗传元件的入侵,为自身提供了获得性免疫保护机制。该系统具有操作简单、高效等优点,通过改造使其成为了锌指核酸酶(ZFNs)技术和转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术之后的第三代定点编辑技术。目前,Cas9、Cas12、Cas13、Cas14等Cas蛋白相继出现,这些CRISPR/Cas系统在RNA的指导下,可对靶向的双链DNA、单链RNA和单链DNA进行编辑,在基因敲除或替换、转录调控、表观遗传调控、荧光成像及分子检测等领域具有广阔的应用前景。本研究将对CRISPR/Cas系统的来源、结构及其作用机理进行介绍,以期为CRISPR/Cas系统的应用研究提供一些有益参考。

关键词： CRISPR/Cas 定点编辑双链DNA 单链RNA 单链DNA

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遗传改良对杉木针叶和种实性状的影响

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广西植物 2023年第7期43卷 1296-1307页

作者：张学峰杨双云蔡红黄豆叶代全边黎明南京林业大学林木遗传与生物技术教育部重点实验室南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 福建省洋口国有林场福建顺昌353211

为揭示遗传改良对主要造林用材树种叶和种实性状的影响,阐明性状的变异趋势,该研究以杉木第4轮育种的精选树(改良群体)、四省五地的表型优树与古树(未改良群体)为对象,调查了218个无性系的针叶和种实性状指标,采用方差分析和多重对比方... 详细信息

为揭示遗传改良对主要造林用材树种叶和种实性状的影响,阐明性状的变异趋势,该研究以杉木第4轮育种的精选树(改良群体)、四省五地的表型优树与古树(未改良群体)为对象,调查了218个无性系的针叶和种实性状指标,采用方差分析和多重对比方法研究遗传改良对杉木及不同类型杉木的表型差异,并通过相关性分析探究遗传改良对杉木针叶和球果部分表型性状的影响,以及利用主成分分析和聚类分析进行了分类。结果表明:(1)未改良群体的针叶长、针叶宽和出籽率分别比改良群体小13.28%、10.81%和33.90%,其他性状表现为未改良群体大于改良群体,差异在10.90%~27.03%之间。未改良群体球果长、球果宽和出籽率的变异系数,分别比改良群体大9.14%、12.73%和15.38%。(2)球果长、球果宽、苞鳞长和苞鳞宽4个性状,在未改良群体中仅有球果长和球果宽(0.931)、苞鳞长和苞鳞宽(0.622)之间呈极显著正相关,经遗传改良后,这4个性状两两之间均呈显著或极显著正相关。(3)四川雅安(SCYA)的球果长和球果宽的性状比改良群体大48.83%和53.26%,安徽黄山(AHHS)的百粒重比改良群体大16.92%。(4)遗传改良导致松张型球果的杉木比例降低,紧包型和反翘型球果的杉木比例增加。综上认为,杉木的遗传改良导致球果大小下降,改变了不同针叶和球果类型的比例,同时会改变针叶性状和种实性状的相关性,将为杉木种质资源评价和未来多目标育种提供依据。

关键词：杉木遗传改良育种群体针叶种实

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湿地松无性系松脂组分分析及评价

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广西植物 2024年第2期44卷 207-215页

作者：张文娟丁伟付宇新张志红周光李火根杨春霞南京林业大学林木遗传与生物技术教育部重点实验室/南方现代林业协同创新中心南京210037 江西省林业科学院林木遗传育种与栽培研究所南昌330032 峡江县林木良种场江西吉安331409

为从湿地松种子园现有的速生材用无性系中选择产脂力强、松脂品质高的优良无性系,并高效利用湿地松良种资源。该研究以湿地松第一代种子园内36个无性系为材料,测定其树脂质量流速以及胸径生长量,进一步采用GC-MS分析其松脂组分,并基于... 详细信息

为从湿地松种子园现有的速生材用无性系中选择产脂力强、松脂品质高的优良无性系,并高效利用湿地松良种资源。该研究以湿地松第一代种子园内36个无性系为材料,测定其树脂质量流速以及胸径生长量,进一步采用GC-MS分析其松脂组分,并基于上述指标利用相关性分析、聚类分析对参试的36个无性系进行综合评价。结果表明:(1)共鉴别出了21种松脂成分,包括8种单萜成分和13种二萜成分。(2)相关性分析显示,树脂质量流速(RMR)与单萜含量显著正相关,与枞酸型树脂酸呈弱的负相关,与海松酸型树脂酸无明显关联。(3)从松节油含量、树脂质量流速、枞酸型树脂酸、海松酸型树脂酸4个维度对参试无性系进行聚类分析,可将36个无性系分为三大类,并且各类型间差异显著,第1类的表现要远好于其他两类。(4)在产脂力高的基础上,6-44、4-11-1、1-38、3-64四个无性系单萜含量高,4-11-1、3-64、2-0420、3-468四个无性系海松酸型树脂酸含量高,而无性系2-173枞酸型树脂酸含量较高。该研究定性分析了湿地松的松脂组分,定量评估了36个无性系的产脂力与组分含量,为湿地松脂用无性系的选择奠定了基础。

关键词：湿地松松脂组分相关性聚类分析产脂力

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CRISPR/Cas技术在木本植物改良中的应用

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南京林业大学学报(自然科学版) 2021年第6期45卷 24-30页

作者：侯静毛金燕翟惠王洁尹佟明南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院

木本植物育种周期长、种质资源匮乏,已成为限制木本植物种质创新的主要因素。CRISPR/Cas系统是近年来发展起来的能够实现对基因组进行精准定点编辑的技术,具有操作简单、周期短、效率高等优点,可实现基因的敲除、插入、替换等目的,从而... 详细信息

木本植物育种周期长、种质资源匮乏,已成为限制木本植物种质创新的主要因素。CRISPR/Cas系统是近年来发展起来的能够实现对基因组进行精准定点编辑的技术,具有操作简单、周期短、效率高等优点,可实现基因的敲除、插入、替换等目的,从而精确地引入目标性状。目前,该技术已在多种家畜、昆虫、作物中得到了成功应用,对大量性状进行了改良,实现了种质资源的原始创新,大大缩短了育种年限。CRISPR/Cas技术的产生为木本植物的遗传改良提供了契机。笔者对CRISPR/Cas技术在杨树(Populus spp.)、苹果(Malus spp.)、柑橘(Citrus spp.)、葡萄(Vitis vinifera)、木薯(Cassava spp.)等木本植物育种中的应用进行了总结,该技术实现了T0代木本植物优良基因型的固定,在生长、材性、抗病性、抗旱性等性状上得到了明显改善,加快了木本植物育种进程,提高了育种效率。但该技术在木本植物中的应用尚处于起步阶段,还存在脱靶率高、编辑效率低、纯合突变少等问题。基于此,对CRISPR/Cas技术在木本植物中的应用前景进行了展望,以期为木本植物基因功能研究及品种改良提供有益参考。

关键词： CRISPR/Cas 基因组编辑分子育种木本植物品种改良

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根癌农杆菌介导的柳树痂囊腔菌遗传转化探究

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分子植物育种 2022年第18期20卷 6049-6056页

作者：程强赵丽娟南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心南京210037

柳树痂囊腔菌是柳属植物重要的真菌病原,为了建立该真菌的遗传转化体系,本研究测试了柳树痂囊腔菌对潮霉素B、卡那霉素和草铵膦的敏感性,确定80μg/mL潮霉素B用于转化子筛选;构建了双元载体,使用构巢曲霉色氨酸合成基因启动子和柳树痂... 详细信息

柳树痂囊腔菌是柳属植物重要的真菌病原,为了建立该真菌的遗传转化体系,本研究测试了柳树痂囊腔菌对潮霉素B、卡那霉素和草铵膦的敏感性,确定80μg/mL潮霉素B用于转化子筛选;构建了双元载体,使用构巢曲霉色氨酸合成基因启动子和柳树痂囊腔菌翻译延伸因子基因启动子分别驱动潮霉素抗性基因和GFP基因;在农杆菌介导的遗传转化中发现使用生长6 d菌落的分生孢子作为受体材料,农杆菌诱导培养基为pH=5.2,并添加乙酰丁香酮200μg/mL的条件下,柳树痂囊腔菌转化效率为0.62个转化子/10000个孢子;抗性菌落的PCR检测产生特异性条带,定量PCR结果显示外源基因高水平表达,并且在蓝色激发光下释放绿色荧光。使用反向PCR鉴定T-DNA插入位点,在2个转化子中发现插入突变的目标基因,进一步分析未在这两个突变体中发现生长发育和致病性的改变。本研究在柳树痂囊腔菌中建立了高效的根癌农杆菌介导遗传转化方法,有利于该菌的基因功能研究,并且促进痂囊腔属真菌共有致病机制的探索。

关键词：柳树痂囊腔菌遗传转化农杆菌介导绿色荧光蛋白潮霉素B

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现代林木育种关键核心技术研究现状与展望

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南京林业大学学报(自然科学版) 2022年第6期46卷 1-9页

作者：陈赢男韦素云曲冠正胡建军王军辉尹佟明潘惠新卢孟柱康向阳李来庚黄敏仁王明庥南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京林业大学林学院东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室中国林业科学研究院林业研究所浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室

良种是提升人工林生产力和增强其碳汇能力的重要基础。“林业种质资源培育与质量提升”是国家“十四五”重点研发任务之一。突破制约林木育种效率和遗传增益提升的瓶颈对于保障国家木材安全和实现“双碳”目标具有十分重要的战略意义。... 详细信息

良种是提升人工林生产力和增强其碳汇能力的重要基础。“林业种质资源培育与质量提升”是国家“十四五”重点研发任务之一。突破制约林木育种效率和遗传增益提升的瓶颈对于保障国家木材安全和实现“双碳”目标具有十分重要的战略意义。由于传统林木育种周期长、效率低、表型选择精度差，以分子育种为代表的现代育种技术可以显著缩短林木育种周期，精准改良目标性状，成为实现高效林木遗传改良的关键途径。笔者分析了限制林木遗传改良进程的主要问题，阐述了全基因组选择育种等现代林木育种关键核心技术的发展现状及应用情况，并对这些技术未来发展方向进行了展望，为加速林木遗传改良的重大技术创新提供参考。

关键词：林木育种全基因组选择育种双单倍体(DH)系育种多倍体育种多基因聚合育种基因编辑育种

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山新杨蔗糖合酶基因PCR介导的重组现象研究

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南京林业大学学报(自然科学版) 2021年第3期45卷 79-86页

作者：葛宝柱徐强陈赢男南京林业大学南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室

【目的】山新杨(Populus davidiana×***)是林木基因工程育种基础和应用研究的良好材料;以山新杨蔗糖合酶基因(PdbSUS)为例研究聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)过程介导的重组现象,在此基础上区分每一个PdbSUS基因... 详细信息

【目的】山新杨(Populus davidiana×***)是林木基因工程育种基础和应用研究的良好材料;以山新杨蔗糖合酶基因(PdbSUS)为例研究聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)过程介导的重组现象,在此基础上区分每一个PdbSUS基因的两种单倍型,为后续研究提供准确的序列信息,并为判断木本植物基因真实的单倍型遗传信息提供参考。【方法】分别采集番茄(Lycopersicon esculentum)和山新杨新鲜嫩叶,以番茄基因组为内参,利用流式细胞仪测定山新杨基因组大小及其倍性水平。参考毛果杨(***)蔗糖合酶序列设计引物,分别以山新杨基因组DNA和cDNA为模板进行同源克隆,将PCR扩增产物回收纯化,连接测序载体并转化大肠杆菌感受态细胞,挑取阳性克隆进行菌液PCR验证,将整合有外源片段的转化子进行一代测序。利用SnapGene及DNAMAN软件对测序结果进行分析比对。【结果】山新杨为二倍体植物,获得了7个PdbSUS基因的全长序列,并分别在基因组和转录水平鉴定出每个基因的两种单倍型序列。同时,检测到PCR介导的重组现象并通过限制性酶切多态性(RFLP)进行了验证。在测序的209个克隆中,发现有18个含有嵌合产物,占比8.6%,不同基因产生嵌合产物的概率为0～33.3%。检测到的嵌合产物均来自同一个位点的不同等位基因之间发生重组,未发现不同蔗糖合酶基因之间发生重组的现象。【结论】PCR介导的重组是PCR反应过程中能够衍生重组分子的一种高频事件,该现象可能是由于引物延伸不完全或聚合酶模板转换导致。在利用PCR技术克隆木本植物或其他基因组杂合度较高物种的基因时,需识别产物中重组分子才能够准确区分单倍型的遗传信息。

关键词：山新杨蔗糖合酶基因 PCR介导重组模板转换嵌合产物重组分子

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松科植物萜类合成酶及其基因家族研究进展

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南京林业大学学报(自然科学版) 2021年第3期45卷 233-244页

作者：朱沛煌陈妤季孔庶南京林业大学南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室

萜类化合物是松科(Pinaceae)植物中重要的代谢物,它们与松科植物生长发育、信息传递、气候适应和化学防御等关系密切,在植物生理和生态等方面具有重要功能。松科植物萜类化合物还广泛应用在制药、生物燃料以及合成化学等工业领域,具有... 详细信息

萜类化合物是松科(Pinaceae)植物中重要的代谢物,它们与松科植物生长发育、信息传递、气候适应和化学防御等关系密切,在植物生理和生态等方面具有重要功能。松科植物萜类化合物还广泛应用在制药、生物燃料以及合成化学等工业领域,具有重要的经济价值。松科植物通过甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖磷酸途径合成所有萜类物质合成所必需的5碳前体,并在异戊烯基转移酶家族、萜类合成酶家族作用下合成单萜、倍半萜和二萜等不同长度碳链的萜类分子骨架,并进一步在细胞色素P450酶家族的作用下发生甲基化、羟基化、过氧化、糖基化等酶促反应形成具有结构极为丰富的萜类化合物。和其他次生代谢过程类似,多种酶及其基因在萜烯化合物形成过程中起到了至关重要的作用,同时,萜类化合物结构多样性的形成也主要依赖于萜类合成酶及其基因。植物中已经发现了大量的萜类合成酶,由于大量植物基因组、转录组等组学数据的公布,不断有新的萜类合成酶被报道。笔者介绍了植物萜类化合物前体的合成途径及其关键酶基因、植物萜类合成酶的结构和类型,着重阐述松科植物萜类合成酶结构、功能以及相应基因家族鉴定和系统分类的研究进展,并针对松科植物萜类合成酶及其基因研究领域存在的研究树种偏少、松科植物萜烯类代谢可能存在的特异代谢路径重视程度不够、适用于针叶树种相关基因的功能研究平台搭建欠缺、多基因网络调控松科植物萜烯类合成机制研究未得到系统开展、产脂和抗逆相关的松科植物关键基因未得到挖掘与利用等相关问题提出了建议,以期为松科植物萜类生物合成机制解析及松科植物遗传改良提供参考。

关键词：松科萜类甲羟戊酸途径甲基赤藓糖磷酸途径萜类合成酶基因家族

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