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分子植物育种 2019年第3期17卷 771-779页

作者：包海孙丰硕徐千惠王延伟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

microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行... 详细信息

microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段的低氮胁迫处理,分别提取长度在200 nt以下的小片段RNA,利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低氮胁迫后10种miRNA的差异表达模式。结果显示,miRNA的表达在低氮胁迫下有显著变化,部分miRNA的表达呈现动态反应。在低氮胁迫下,miRNA的表达呈现四种模式,大部分miRNA的表达在处理1 d后受到显著抑制。借助生物信息学手段,进一步鉴定到10个miRNA的靶基因,功能注释表明靶基因共分为6大类,降解组实验进一步验证了miR159a对靶基因的切割。该研究初步表明,miRNA在杨树对低氮营养的胁迫响应中可能发挥着重要调控作用。

关键词：毛白杨低氮营养胁迫 microRNA 靶基因差异表达

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皂荚类胡萝卜素合成途径基因表达分析及miRNA调控的鉴定

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分子植物育种 2019年第4期17卷 1138-1146页

作者：陈慧李奕文霍晓薇王延伟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

皂荚是豆科皂荚属落叶乔木,具有较高的生态价值和药用价值。研究相关基因的表达、调控及功能,是分子改良植物的重要前提,而目前对皂荚基因表达调控的研究鲜有报道。为了探究皂荚荚果成熟过程中类胡萝卜素合成途径的基因表达和调控,本研... 详细信息

皂荚是豆科皂荚属落叶乔木,具有较高的生态价值和药用价值。研究相关基因的表达、调控及功能,是分子改良植物的重要前提,而目前对皂荚基因表达调控的研究鲜有报道。为了探究皂荚荚果成熟过程中类胡萝卜素合成途径的基因表达和调控,本研究基于皂荚荚果两个不同发育期(7月, 9月)的转录组高通量测序结果,发现合成类胡萝卜素关键前体番茄红素的合成酶基因(CrtQ)在皂荚荚果成熟早期被显著抑制,而负责内源激素脱落酸(ABA)的合成酶基因(AAO3)被显著诱导;另外,研究发现miR838-3p可调控类胡萝卜素途径中合成番茄红素的前体的酶基因(CrtB)。本研究结果表明,类胡萝卜素途径中色素合成过程被miR838-3p抑制进而诱导脱落酸的合成从而在皂荚荚果成熟中起着重要作用,并可能会反馈促进次生代谢物皂苷的生成。研究首次鉴定了皂荚荚果发育中类胡萝卜素合成途径基因的表达模式,并揭示了miRNA的调控,该结果可为提高皂荚抗逆性或遗传改良荚果内重要次生代谢物皂苷含量提供分子线索和依据。

关键词：皂荚荚果类胡萝卜素途径脱落酸 miRNA

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关于林木育种策略的思考

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北京林业大学学报 2019年第12期41卷 15-22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城乡生态环境北京实验室北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

我国人工林培育水平较低,其原因与林木育种领域投入的人力和财力不足、对育种策略的重视和执行力不够等原因有关,导致树种遗传改良最基本的育种循环难以维持,无法支撑树种遗传改良水平持续提升和人工林生产力的提高。本文综合分析国内... 详细信息

我国人工林培育水平较低,其原因与林木育种领域投入的人力和财力不足、对育种策略的重视和执行力不够等原因有关,导致树种遗传改良最基本的育种循环难以维持,无法支撑树种遗传改良水平持续提升和人工林生产力的提高。本文综合分析国内外林木育种发展经验以及理论和技术成果,提出林木育种策略制定和执行需重视的几点问题:品种具有地域性和时间性以及经济属性,生态价值则属于种植改良品种所产生的附属效益,要制定科学、具体且有一定市场竞争优势的育种目标和育种周期;在此基础上强化树种基本群体、选择群体和育种群体建设与管理,采用科学的试验设计及分析方法保证准确而高效地开展遗传测定和选择,持续推进高轮次育种群体构建,并合理采用促进开花结实、相关选择或分子标记辅助选择等技术加快交配和选择进程,不断提高基本群体和选择群体遗传品质,甚至实现强优势远缘杂交品种的生产应用。对于能够无性繁殖的树种,可在一定的遗传改良阶段施加理化诱变、染色体加倍处理,进一步增加有益变异积累和利用。而对于已应用于生产却仍有不足的优良品种,可以采用遗传转化和基因编辑等分子育种进一步优化等。其中交配、遗传测定和选择是育种循环的核心以及进一步实施其他育种技术的基础,需要给予足够的重视和持续的坚持。

关键词：林木育种策略育种目标育种区育种循环

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茶壶枣离体多倍体诱导关键技术研究

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北京林业大学学报 2019年第7期41卷 49-56页

作者：郭烨崔艳红孔德仓曹明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北京100083 北京林业大学期刊编辑部北京100083 河北省沧县国家枣树良种基地河北沧州071001

【目的】离体多倍体育种是枣树育种的重要方法,对其关键技术的研究有利于建立和完善枣树离体多倍体育种体系,加快枣树多倍体种质的创制。【方法】以茶壶枣无菌叶片为材料,将预培养不同天数(7~20 d)的叶片固定后制成石蜡切片,进行细胞学... 详细信息

【目的】离体多倍体育种是枣树育种的重要方法,对其关键技术的研究有利于建立和完善枣树离体多倍体育种体系,加快枣树多倍体种质的创制。【方法】以茶壶枣无菌叶片为材料,将预培养不同天数(7~20 d)的叶片固定后制成石蜡切片,进行细胞学观察以确定适宜的预培养时间。在此基础上,将叶片不定芽再生技术与秋水仙素染色体加倍技术相结合,在叶片预培养8、9、10、11 d后,分别用70和90 mg/L的秋水仙素处理48和72 h,并对处理后得到的不定芽进行流式细胞术倍性检测。【结果】通过对叶片最佳预培养时间的细胞学研究可以得出,茶壶枣无菌叶片在预培养8~9 d时,分生细胞的分裂能力最强,且未出现分化现象,在此时期用秋水仙素对叶片进行处理,可大大提高诱导率,并且可以有效避免嵌合体和混倍体的出现。染色体加倍试验发现,在预培养8 d后,用70 mg/L的秋水仙素处理72 h,其诱导率最高,达4.11%,并成功获得8株多倍体植株。通过流式细胞术确定这8株多倍体均为纯合四倍体。【结论】本研究探索出了将茶壶枣叶片不定芽再生体系与秋水仙素染色体加倍技术相结合,人工诱导茶壶枣多倍体的技术方法。

关键词：茶壶枣细胞学观察染色体加倍四倍体

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菊花新品种‘伏看繁星’

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园艺学报 2019年第S02期46卷 2842-2843页

作者：袁存权张启翔北京林业大学园林学院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

地被菊(Chrysanthemum morifolium)‘伏看繁星’是以‘红贵’为母本,以‘15-2OP优6’为父本,杂交选育出的低矮紧凑型新品种。株高32~40 cm,冠幅45~53 cm,分枝多且紧凑,株形圆整,自然生长呈半球状。舌状小花内侧主要颜色为淡黄色(Yellow ... 详细信息

地被菊(Chrysanthemum morifolium)‘伏看繁星’是以‘红贵’为母本,以‘15-2OP优6’为父本,杂交选育出的低矮紧凑型新品种。株高32~40 cm,冠幅45~53 cm,分枝多且紧凑,株形圆整,自然生长呈半球状。舌状小花内侧主要颜色为淡黄色(Yellow group 11B),有红紫色(Red purple 67C)斑点和条纹分布。抗倒伏能力强,着花繁密,整个生长期均未出现冠幅中心表土裸露现象。自然花期在10月初至10月下旬。适合华北地区大部、西北地区中部及辽宁南部等区域栽培应用。

关键词：菊花杂交抗倒伏品种

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油松地理种群针叶形态解剖与生理指标遗传变异分析

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北京林业大学学报 2019年第7期41卷 19-30页

作者：陈新宇孟景祥周先清袁虎威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 河北省平泉县国有七沟林场河北平泉067509 浙江农林大学浙江临安311300

【目的】针叶作为松树生命活动的重要器官,其不同地理种群的形态解剖特征与生理指标的关联尚待阐明,两者间联系可以为认识油松适应性变异提供新的视角。【方法】本研究在对来自油松全分布区不同生境的8个地理种群田间对比试验基础上,分... 详细信息

【目的】针叶作为松树生命活动的重要器官,其不同地理种群的形态解剖特征与生理指标的关联尚待阐明,两者间联系可以为认识油松适应性变异提供新的视角。【方法】本研究在对来自油松全分布区不同生境的8个地理种群田间对比试验基础上,分析了4年生苗木次生针叶形态解剖指标、蒸腾与光合生理指标变异及两类指标间的相关关系。【结果】(1)针叶粗细、维管束、气孔和树脂道指标在地理群体间存在显著遗传变异;(2)各生理指标在地理种群间有极显著遗传差异;(3)针叶的净光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度与形态解剖指标均存在不同紧密程度的正相关;(4)种群的胞间CO2浓度与产地年降水和1月均温与年降水比值呈显著正相关,气孔限制值与年降水量和1月均温/年降水量成显著负相关;(5)种群针叶的气孔线数与经度成显著正相关,而树脂道数与经度显著负相关,但与海拔成显著正相关;树脂道面积和叶肉面积比值与经度和纬度成显著负相关。【结论】遗传相对稳定的针叶形态解剖指标差异可在一定程度上反映地理种群间的光合生理差异,种群间存在针叶气孔量和调节能力随降水量及其维持力减低而提高趋势,树脂道数量及相对截面积随降水量降低而降低的适应性进化趋势。该发现为认识针叶形态解剖特性与光合生理指标关系,松种的适应性进化以及遗传改良提供了理论参考。

关键词：地理种群针叶形态解剖光合生理遗传变异适应性油松

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青黑杨杂种三倍体花粉母细胞减数分裂染色体行为及其花粉变异研究

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北京林业大学学报 2019年第7期41卷 75-82页

作者：李代丽商静田菊宋连君刘春和李迎春康向阳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生物科学与技术学院北京100083 北京市黄垡苗圃北京102601 威县林木良种繁育基地河北威县054700

【目的】本研究通过分析青黑杨杂种三倍体的花粉母细胞减数分裂特征和配子变异规律,为进一步利用三倍体种质作为中介材料进行杨树染色体工程育种奠定基础。【方法】本研究以雌配子染色体加倍来源的‘哲引3号杨’×‘北京杨’杂种三... 详细信息

【目的】本研究通过分析青黑杨杂种三倍体的花粉母细胞减数分裂特征和配子变异规律,为进一步利用三倍体种质作为中介材料进行杨树染色体工程育种奠定基础。【方法】本研究以雌配子染色体加倍来源的‘哲引3号杨’×‘北京杨’杂种三倍体WT-21及杂种二倍体WD-2雄株为材料,基于醋酸洋红染色压片观察,比较分析了两者花粉母细胞减数分裂染色体行为及花粉形态变异。【结果】(1)无论是三倍体杂种WT-21还是二倍体杂种WD-2,其花粉母细胞减数分裂染色体行为均非常丰富,存在高频率的染色体提前分离、落后染色体、微核等异常现象,反映了亲本基因组间较强的异质性。(2)WT-21和WD-2花粉母细胞减数第二次分裂过程均存在平行纺锤体、融合纺锤体、三极纺锤体等异常定向,而且在WT-21中还发生胞质提前分裂,共同导致减数分裂产物中二分体、三分体等的产生。(3)三倍体WT-21的花粉空瘪率达44.55%,高于二倍体WD-2;WT-21饱满花粉的直径显著大于WD-2,从花粉直径分布可推测出WT-21能产生少量未减数花粉;WT-21的花粉生活力为(1.08±0.44)%,显著低于二倍体WD-2(28.67%±2.04%)。【结论】由于倍性效应和杂合性的双重影响,青黑杨杂种三倍体的花粉母细胞减数分裂存在复杂的染色体行为,并对配子发育造成影响;利用三倍体的花粉进行授粉,可能获得非整倍体和四倍体后代,为杨树染色体操作奠定基础。

关键词：杨树异源三倍体减数分裂花粉

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多重基因组编辑中CRISPR-Cas9系统和CRISPR-Cpf1系统的应用和比较

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中国细胞生物学学报 2019年第11期41卷 2234-2244页

作者：郭婷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

基因编辑技术是指在基因靶位点引入核酸序列变化的一类技术,已广泛应用于生物学、基础医学等多个领域。随着对CRISPR系统研究的不断深入,利用Cas9蛋白进行的多重基因组编辑技术得到了飞速发展,科学家们开发了多种依赖Cas9蛋白的多g RNA... 详细信息

基因编辑技术是指在基因靶位点引入核酸序列变化的一类技术,已广泛应用于生物学、基础医学等多个领域。随着对CRISPR系统研究的不断深入,利用Cas9蛋白进行的多重基因组编辑技术得到了飞速发展,科学家们开发了多种依赖Cas9蛋白的多g RNA载体构建策略,并且在多个物种中已经实现多重基因编辑。而CRISPR-Cpf1系统是基因编辑技术的新工具,极大地丰富了CRISPR/Cas系统库,该系统不仅进一步扩大了基因编辑靶位点的选择范围,同时有效降低了脱靶效应。而且,Cpf1不同于Cas9蛋白的分子作用机制,具有多重编辑的天然优势,已广泛引起人们的关注。该文重点介绍了主要的4种CRISPR-Cas9多重编辑构建策略:Golden Gate Assembly、Multiplexed Lentiviral Expression Cassettes、Polycistronic-t RNA-g RNA Cassettes、Csy4-Cleavable Cassettes和CRISPR-Cpf1多重基因编辑新技术,同时比较了CRISPR-Cas9和CRISPR-Cpf1两种多基因编辑技术的特点,以期为多重基因编辑技术在生物研究领域的应用提供参考。

关键词：多重基因编辑技术 CRISPR-Cas9 CRISPR-Cpf1

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菊小长管蚜虫龄鉴别特征及其触角感器超微结构观察（英文）

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昆虫学报 2019年第11期62卷 1315-1324页

作者：钟剑郭彦宏许婷李大伟张启翔孙明北京林业大学园林学院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

【目的】本研究旨在观察菊小长管蚜Macrosiphoniella sanborni各虫龄和翅型的鉴别特征,以及其触角感器的超微结构,从而为鉴别菊小长管蚜虫龄和研究菊小长管蚜感器功能以及气味识别机制提供参考。【方法】借助超景深显微镜以及扫描电子... 详细信息

【目的】本研究旨在观察菊小长管蚜Macrosiphoniella sanborni各虫龄和翅型的鉴别特征,以及其触角感器的超微结构,从而为鉴别菊小长管蚜虫龄和研究菊小长管蚜感器功能以及气味识别机制提供参考。【方法】借助超景深显微镜以及扫描电子显微镜分别对各型菊小长管蚜整体形态和触角感器超微结构进行观察,并对触角感受器的数量、分布和大小进行统计和比较分析。【结果】结果表明,翅芽、腹末投影角、以及尾片等定性指标可被用于菊小长管蚜虫龄高效鉴别。尾片形状可用于区分成蚜和若蚜;翅芽有无可用于区分3和4龄若蚜的有翅蚜与无翅蚜;翅芽形状可用于区分3龄与4龄的有翅若蚜;腹末投影角可用于区分3龄和4龄的无翅若蚜;2龄若蚜与3龄若蚜可通过触角节数进行区分。菊小长管蚜触角为丝状,1和2龄若蚜触角分5节,其余龄期为6节。其触角上共有5种形态特异的感器:板形感器、腔锥形感器、毛形感器Ⅰ、毛形感器Ⅱ、钟形感器。成蚜与若蚜在触角节数、感器类型和感器数量上存在差异;有翅蚜与无翅蚜在感器类型、数量以及分布位置上也存在差异。【结论】通过翅芽、腹末投影角以及尾片发达程度等形态指标可以准确地鉴别各型菊小长管蚜;不同翅型不同虫龄的菊小长管蚜触角感器的类型、数量以及分布位置存在差异,这些差异可能直接影响着其在定位寄主植株时的行为表现。

关键词：菊小长管蚜形态触角感器超微结构扫描电子显微镜

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基于选择清除分析鉴定影响枣果实大小的基因

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北京林业大学学报 2019年第10期41卷 30-36页

作者：杨柳周鹤莹薄文浩李颖岳庞晓明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北京100083 中华人民共和国农业部华北都市农业重点实验室北京102206

【目的】通过全基因组水平上比较大果型和小果型两种类型枣品种间遗传多样性水平,检测基因组的选择清除区域,以期鉴定影响枣果实大小的潜在相关基因,为解析枣果实大小差异形成的分子机制奠定基础。【方法】本研究通过利用12个大果类型... 详细信息

【目的】通过全基因组水平上比较大果型和小果型两种类型枣品种间遗传多样性水平,检测基因组的选择清除区域,以期鉴定影响枣果实大小的潜在相关基因,为解析枣果实大小差异形成的分子机制奠定基础。【方法】本研究通过利用12个大果类型枣品种和25个小果类型枣品种群体的简化基因组测序,获得SNP标记后进行主成分和遗传多样性分析,解析枣品种的群体遗传关系;同时,基于遗传分化系数(Fst)和核苷酸多态性(π)进行选择信号检测,进一步对受选择区域所包含的基因进行基因功能及通路的生物信息学分析,并对其中与细胞周期调节以及激素相关的基因在‘桐柏大枣’和酸枣果实中的相对表达量进行了比较分析。【结果】共获得130 077个高质量的SNPs,大果群体的遗传多样性(π:0.32)低于小果群体(π:0.33),大果和小果群体分别检测到83和149个受选择基因。通过基因的功能注释和富集分析,我们确定了6个参与细胞周期或激素合成调控途径的候选基因(LOC107404981、LOC107406728、LOC107424132、LOC107426306、LOC107418232、LOC107432595)。qRT-PCR检测发现,LOC107424132、LOC107426306、LOC107418232、LOC107432595表达量在花后75天增加,候选基因LOC107404981、LOC107406728的表达量在花后45天和75天显著增加。进一步分析发现这些候选基因在枣品种和酸枣之间存在差异表达。【结论】结果表明LOC107404981、LOC107406728基因可能与枣果实大小的分子调控有关,为进一步揭示该基因的调控机制奠定了基础。

关键词：枣选择清除 GBS 果实大小

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