检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2021年第5期57卷 68-76页

作者：杜超群孙晓梅谢允慧侯义梅林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091 湖北省林业科学研究院武汉430075 建始县林业科学研究所建始445300

【目的】利用EST-SSR标记比较和评价北亚热带亚高山区日本落叶松引种种源群体、一代育种群体和二代育种群体的遗传多样性及其变化趋势,为该区域日本落叶松高轮次遗传改良和持续利用提供依据。【方法】利用16个SSR标记分析日本落叶松3个... 详细信息

【目的】利用EST-SSR标记比较和评价北亚热带亚高山区日本落叶松引种种源群体、一代育种群体和二代育种群体的遗传多样性及其变化趋势,为该区域日本落叶松高轮次遗传改良和持续利用提供依据。【方法】利用16个SSR标记分析日本落叶松3个群体共873份个体的遗传多样性,应用GenAlex 6.41软件进行遗传参数估算、遗传变异分析和主坐标分析。【结果】16对引物在全部样品中共检测到106个等位基因,平均等位基因数为6.7个,不同位点的多态性差异较大,其中中高度多态性位点有14个,说明这些标记能够较好地反映该群体的遗传多样性水平;3个群体的平均有效等位基因数(N e)为2.543,Shannon多样性指数(I)为0.979,多态性信息含量PIC值为0.480,具有较高的遗传多样性;引种种源群体、一代育种群体和二代育种群体的多样性指数I值分别为0.911、1.017和1.009,PIC值分别为0.432、0.484和0.488,说明一代和二代育种群体的遗传多样性参数略高于种源群体,但方差分析结果显示3个群体之间差异不显著;总体来说3个群体间的遗传距离较小,在0.006~0.075之间,其中,一代和二代育种群体间的距离最小,种源群体与一代和二代育种群体间的遗传距离逐渐增大;AMOVA分析结果也表明3个群体间分化较小,变异主要来源于群体内;等位基因频率比较及主坐标分析(PCoA)结果显示种源群体与一代和二代群体的遗传基础存在着明显的差异,将少量种源群体中差异较大的基因型引入二代育种群体中,可有效提高二代育种群体的遗传多样性水平。【结论】北亚热带日本落叶松育种群体的遗传多样性较高,改良代群体遗传变异水平并没有降低,说明目前该区域的育种策略对于维持遗传多样性是合适的。3个群体的材料来源差异、栽培与育种中的花粉污染以及高强度的定向选择,是造成种源群体与一代、二代群体遗传多样性参数及遗传组成上的差异的主要因素,适时地将原产地资源补充到育种群体中,这对日本落叶松这样的外来树种的高轮次育种群体构建尤为重要。

关键词：北亚热带日本落叶松育种群体 SSR标记遗传多样性

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AtMET1基因在84K杨中的遗传转化及诱导表达分析

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林业科学研究 2020年第3期33卷 63-69页

作者：吴晓娟鲁俊倩常英英钟姗辰苏晓华张冰玉林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

[目的]研究拟南芥甲基化转移酶基因AtMET 1在银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)中的诱导表达特性,为建立杨树甲基化诱导变异体系、进而实现杨树品种改良等奠定基础。[方法]以白杨派优良品种84K杨的无菌苗叶片为受体材... 详细信息

[目的]研究拟南芥甲基化转移酶基因AtMET 1在银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)中的诱导表达特性,为建立杨树甲基化诱导变异体系、进而实现杨树品种改良等奠定基础。[方法]以白杨派优良品种84K杨的无菌苗叶片为受体材料,采用农杆菌介导法将化学诱导启动子与AtMET1基因导入84K杨基因组中;经潮霉素筛选获得抗性植株,通过常规PCR检测、DNA测序等方法对抗性植株进行鉴定。通过化学诱导剂17-β-雌二醇对随机挑选的1个转基因株系离体叶片进行诱导处理,处理时间为0、3、6、12、24、48、96、144 h,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测外源基因AtMET1表达量变化。[结果]本研究共获得了潮霉素抗性芽648个,经生根筛选获得18株抗性植株,经分子检测证实全部为转基因植株,分别标号为AM-1~18#。qRT-PCR结果显示:化学诱导剂17-β-雌二醇处理3 h时,目的基因AtMET1的表达量即达到最大值,随后在处理6 h时表达量下降,处理12 h时有所回升,处理24 h后表达量降低至不足12 h时的一半。[结论]化学诱导剂17-β-雌二醇能迅速有效地调控转基因杨树中AtMET1基因的表达,为进一步研究MET1基因在杨树基因组甲基化调控方面的作用机制奠定基础,也为今后杨树化学诱导表达研究及品种改良提供新思路、新方法。

关键词：甲基化基因 84K杨转基因植株 17-β-雌二醇化学诱导表达

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丹红杨×通辽1号杨杂交子代叶形性状的遗传变异分析

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林业科学研究 2019年第2期32卷 100-110页

作者：成星奇贾会霞孙佩张亚红胡建军林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

[目的]对丹红杨(美洲黑杨)×通辽1号杨(小叶杨)422个F_1代无性系叶的形态学指标进行分析,揭示杨树派间杂交群体叶形性状的遗传变异规律,为进一步解析其叶形性状的遗传机制奠定基础。[方法]使用Yaxin-1241便携式叶面积仪结合手工测... 详细信息

[目的]对丹红杨(美洲黑杨)×通辽1号杨(小叶杨)422个F_1代无性系叶的形态学指标进行分析,揭示杨树派间杂交群体叶形性状的遗传变异规律,为进一步解析其叶形性状的遗传机制奠定基础。[方法]使用Yaxin-1241便携式叶面积仪结合手工测量的方式,对杂交子代当年扦插材料的叶面积、叶长、叶宽、叶周长、叶柄长、侧脉夹角和最大叶宽距叶尖长度等7个指标进行测量,计算叶长宽比、叶柄相对长、最大叶宽位置和叶缘因子,利用SPSS软件完成相关、通径、遗传以及主成分分析。[结果]丹红杨和通辽1号杨两亲本叶面积、叶长、叶宽、叶周长、叶柄长、侧脉夹角、叶长宽比、叶柄相对长以及最大叶宽位置等9个指标差异显著,子代变异丰富且呈连续的正态分布。在10个叶形指标间45对相关关系中,36对呈显著或极显著水平。通径分析结果表明,叶长和叶宽是决定叶面积的主要因素。通过主成分分析得到2个主因子,累计解释80.19%的叶形变异,子代第一主成分的标准化值全部介于两亲本之间,并有64.69%与父本分布在同侧,第二主成分则均匀分布在中亲值两侧。对于表征叶片大小的2个指标叶面积和叶柄长,多数子代小于中亲值且其均值更接近父本,而表征叶片形状的叶柄相对长和最大叶宽位置与之相反,其余指标接近中亲值。除叶长宽比、侧脉夹角以及叶缘因子外,子代叶形指标大多介于两亲本之间。[结论]丹红杨和通辽1号杨叶形性状差异显著,杂交子代叶形性状存在丰富的连续性变异,且性状间关联紧密,叶长和叶宽是决定叶面积的主要因素。叶面积、叶柄长以及最大叶宽位置等性状存在明显的遗传偏向性,杂交子代叶片形状与丹红杨更为接近,呈较强的母本效应,而叶片大小则表现出偏向父本小叶杨的遗传效应。30.09%子代的综合叶形指标具有超亲现象,选择潜力较大,在今后的育种实践中可加以利用。

关键词：杨树子代叶形性状遗传变异

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不同光强对6个欧美杨无性系苗期生长及光合特性的影响

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林业科学研究 2020年第1期33卷 123-130页

作者：王明援刘宁李波刘成功丁昌俊黄秦军林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

[目的]研究6个欧美杨无性系生长及光合特性对不同光强的响应差异,为欧美杨苗期快速选育高光效优良品种提供一定的理论依据。[方法]在大田用遮阴网设置CK(100%自然光强)、L1(55%自然光强)和L2(20%自然光强),测定欧美杨的苗高增长量、叶... 详细信息

[目的]研究6个欧美杨无性系生长及光合特性对不同光强的响应差异,为欧美杨苗期快速选育高光效优良品种提供一定的理论依据。[方法]在大田用遮阴网设置CK(100%自然光强)、L1(55%自然光强)和L2(20%自然光强),测定欧美杨的苗高增长量、叶片形态、光合速率、叶绿素荧光特性、叶绿素含量及矿质元素含量。[结果]除11-26-9外,无性系的苗高总生长量随着光强的降低呈下降趋势;随着光强的降低,不同无性系的叶片形态变化趋势不一致,3个光强下无性系间的单叶面积、叶形指数和比叶面积存在差异;无性系在L2处理下的净光合速率(Pn)最低,胞间CO2浓度(Ci)最高;3个处理下,11-26-8的气孔导度均最大;在L1与L2下,11-26-9的F1/F0值均最大;无性系的叶绿素b含量与叶绿素总含量呈现相同的变化趋势;11-26-4、11-26-8和11-36-26的钾、钙、镁元素含量随着光强的降低而增加。[结论]不同无性系对光强变化的适应策略不同,部分无性系的高生长和净光合速率随着光强的降低而减小,降低光强没有破坏无性系的PSⅡ结构。多数无性系的总叶绿素含量、矿质元素含量随着光强的降低而升高。11-36-26无性系的生长势及抗弱光能力较弱。

关键词：欧美杨光强光合生理元素含量

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糖基转移酶在花瓣色泽形成中的作用研究进展

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园艺学报 2022年第3期49卷 687-700页

作者：周琳邹红竹韩璐璐贾莹华王雁中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091

糖基转移酶属于催化糖基转移反应的超基因家族的一类酶。糖基化修饰能丰富花青素的结构,调节其水溶性、稳定性和可转运性,决定植物色泽形成。对参与观赏植物花色素成分合成代谢的糖基转移酶的种类及其生化、分子生物学研究进行梳理,并... 详细信息

糖基转移酶属于催化糖基转移反应的超基因家族的一类酶。糖基化修饰能丰富花青素的结构,调节其水溶性、稳定性和可转运性,决定植物色泽形成。对参与观赏植物花色素成分合成代谢的糖基转移酶的种类及其生化、分子生物学研究进行梳理,并对其在蓝紫色、橙色-紫红色以及黄色等主要花瓣色泽形成中的作用进行归纳,展望色泽相关糖基转移酶的研究方向,以期为深入解析花色素物质的糖基化修饰机理提供参考,也为观赏植物花色改良提供新思路。

关键词：观赏植物花色糖基转移酶功能特性

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‘84K’杨组氨酸激酶基因PaHK3b的克隆及功能分析

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林业科学研究 2021年第1期34卷 26-34页

作者：鲁俊倩武舒钟姗辰张伟溪苏晓华张冰玉林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

[目的]本研究克隆了银腺杨‘84K’(Populus alba×***‘84K’)组氨酸激酶基因PaHK3b启动子及编码区,并对其表达进行检测及功能鉴定,为深入研究PaHK3b基因在杨树生长发育的调控作用提供线索,为杨树分子育种及品种改良奠定基础。[方法... 详细信息

[目的]本研究克隆了银腺杨‘84K’(Populus alba×***‘84K’)组氨酸激酶基因PaHK3b启动子及编码区,并对其表达进行检测及功能鉴定,为深入研究PaHK3b基因在杨树生长发育的调控作用提供线索,为杨树分子育种及品种改良奠定基础。[方法]根据毛果杨(*** Torr.&Gray)基因组信息,设计引物克隆‘84K’杨组氨酸激酶基因PaHK3b启动子及CDS序列,并对其保守结构域和启动子顺式作用元件进行分析;同时,对‘84K’杨进行植物激素处理(10μmol·L^(−1)ABA、10μmol·L^(−1)6-BA、10μmol·L^(−1) IBA、10μmol·L^(−1) GA3及10μmol·L^(−1)水杨酸(SA))及非生物胁迫处理(42℃高温、0℃低温、200 mmol·L^(−1) NaCl和5%PEG6000),利用实时定量PCR(qRT-PCR)方法检测PaHK3b基因表达情况与表达响应差异,并采用原核表达方法初步确定PaHK3b基因的生物学功能。[结果]PaHK3b基因编码框区长度为3060 bp,编码1019个氨基酸,PaHK3b蛋白具有CHASE、HisKA和REC等典型的细胞分裂素受体结构域。PaHK3b基因启动子序列中不仅含有大量TATA框和CAAT框常见核心元件,还包含低温响应元件LTR、防御与胁迫响应元件TC-rich repeats、赤霉素响应元件GARE-motif、水杨酸响应元件TCA-element等顺式作用元件,这些元件与杨树的激素响应和逆境胁迫响应密切相关。qRT-PCR分析表明:PaHK3b基因在叶片中表达最高,根部中等,茎中最少;另外,与正常条件下相比,在高温、低温、NaCl及PEG处理时,PaHK3b基因表达量与对照明显增高,分别为对照的2.67、2.61、2.28、1.87倍;用IBA诱导处理时,基因表达量与对照相比差异不大,而在6-BA、ABA、GA3及SA处理时,基因表达量与对照相比均呈下调表达;在添加5%PEG6000的LB液体培养基中,转入PaHK3b基因原核表达载体的大肠杆菌菌株生长速度显著高于对照,在添加50~150 mmol·L^(−1)NaCl的LB固体培养基上,转入PaHK3b基因原核表达载体的大肠杆菌菌株单克隆生长均好于对照。[结论]‘84K’杨PaHK3b基因启动子含有逆境和激素响应元件,表明PaHK3b基因与杨树植物激素信号及非生物胁迫信号响应密切相关。经非生物胁迫处理、激素处理及原核表达证实,杨树PaHK3b基因参与杨树植物激素信号响应,并在其抗逆境胁迫过程中发挥重要调控作用。

关键词：银腺杨‘84K’ 组氨酸激酶表达模式原核表达

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‘84K’杨组氨酸激酶基因PaHK3a的表达及功能分析

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北京林业大学学报 2021年第2期43卷 46-53页

【目的】干旱、高盐等逆境胁迫严重影响了植物的生长发育。研究表明,组氨酸激酶在植物逆境响应中起重要作用。本研究对银腺杨‘84K’组氨酸激酶基因PaHK3a在不同组织的表达模式分析,检测了其对生长素、细胞分裂素等植物激素处理下及人... 详细信息

【目的】干旱、高盐等逆境胁迫严重影响了植物的生长发育。研究表明,组氨酸激酶在植物逆境响应中起重要作用。本研究对银腺杨‘84K’组氨酸激酶基因PaHK3a在不同组织的表达模式分析,检测了其对生长素、细胞分裂素等植物激素处理下及人工干旱、盐碱等非生物胁迫下的表达,结合干旱、盐碱条件下丙二醛(MDA)及保护酶活性等生化指标,对该基因的功能进行了初步鉴定,为杨树抗逆分子育种研究奠定基础。【方法】以‘84K’杨无菌苗为材料,通过实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析PaHK3a基因在不同组织的表达模式。对‘84K’杨无菌苗进行浓度为10 mmol/L植物激素处理(ABA、6-BA、IBA、GA3及水杨酸(SA))及非生物胁迫处理(42℃高温、0℃低温、200 mmol/L NaCl和5%PEG6000),采用qRT-PCR技术分析PaHK3a基因对不同植物激素及非生物胁迫的表达响应;进一步对温室‘84K’杨进行自然干旱处理(6、8、10 d)、200 mmol/L NaCl(2、4、6 d)处理,测定不同胁迫时间点叶片PaHK3a基因的表达,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及MDA含量,并分析PaHK3a基因表达与生理指标的相关性,初步鉴定杨树PaHK3a基因的功能。【结果】qRT-PCR结果显示,PaHK3a基因在叶片中表达量最高,根部中等,茎段最低。与正常条件下相比,在高温、低温、NaCl及PEG模拟干旱处理时,PaHK3a基因表达量与对照相比明显增高,分别为对照的2.63、1.49、1.54、1.58倍。用IBA诱导处理时,基因表达量与对照相比差异不大,而在6-BA、ABA、GA3及SA处理时,基因表达量与对照相比均呈现显著下调。在温室干旱、盐碱胁迫处理过程中,PaHK3a基因表达均显著高于对照,呈现先上升后下降的表达模式,MDA含量也呈现类似的趋势,而SOD活性则随处理时间的延长而持续升高,POD活性在干旱胁迫时先上升后下降,而高盐胁迫时呈上升趋势。生理指标与PaHK3a基因表达量相关系分析发现,在干旱和盐胁迫下,PaHK3a基因表达量与叶片MDA含量、SOD活性和POD活性均呈正相关。【结论】PaHK3a基因在‘84K’杨根茎叶中均有表达,且叶中表达量最高;PaHK3a基因表达受细胞分裂素6-BA、GA3及ABA及SA等植物激素的负调控,同时,受温度胁迫、盐胁迫、水分胁迫等非生物胁迫正调控;温室人工干旱盐碱胁迫过程中,PaHK3a基因表达量升高,且与叶片MDA含量、SOD活性、POD活性均具有正相关性。研究结果初步显示,杨树PaHK3a基因参与杨树植物激素激素信号响应,并在抗逆境胁迫过程中发挥重要调控作用。

关键词：银腺杨‘84K’ 组氨酸激酶基因表达非生物胁迫

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杨树种毛相关候选基因PeCFL1和PeCFL2的时空表达分析

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北京林业大学学报 2022年第5期44卷 1-7页

作者：钟姗辰武舒王黎苏晓华张冰玉林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】杨絮是由杨树子房胎座表皮细胞发育而来的种毛,近年来已成为我国北方城市环境问题之一。目前对杨树种毛发育基因的研究还不深入,本研究将2个在杨树子房发育过程中差异性表达、且基因注释均与棉纤维发育相关的基因(PeCFL1和PeCF... 详细信息

【目的】杨絮是由杨树子房胎座表皮细胞发育而来的种毛,近年来已成为我国北方城市环境问题之一。目前对杨树种毛发育基因的研究还不深入,本研究将2个在杨树子房发育过程中差异性表达、且基因注释均与棉纤维发育相关的基因(PeCFL1和PeCFL2)作为种毛发育调控的候选基因,探究二者在欧美杨‘渤丰3号’中表达的时空特异性,为深入研究该基因在杨絮发育过程中的调控作用及基因工程手段改良杨树品种奠定基础。【方法】取‘渤丰3号’杨越冬花枝,采集水培4、5、6、7、8、12 d的雌花序,进行固定、石蜡包埋、切片,观察子房发育及种毛的形态发生过程。采用实时定量PCR检测PeCFL1和PeCFL2基因在‘渤丰3号’杨雌花序发育过程中以及在根、茎、叶等营养器官中的表达模式。利用原位杂交技术检测PeCFL1和PeCFL2基因在杨树花器官中的组织表达特异性,揭示杨絮发育调控相关候选基因PeCFL1和PeCFL2的时空表达模式。【结果】‘渤丰3号’杨雌花枝水培12 d后,子房胎座底部出现纤维状结构,杨絮开始形成。PeCFL1和PeCFL2在‘渤丰3号’杨根、茎、叶及雌花枝腋芽中微量表达,在水培4~7 d的雌花序中表达量较少,水培8 d后表达量开始显著升高,12 d时表达量继续大幅上升,此时的石蜡切片可见子房胎座底部纤维状结构。原位杂交结果显示,PeCFL1和PeCFL2基因在杨树子房的子房壁和胎座部位表达。【结论】种毛发育调控相关候选基因PeCFL1和PeCFL2在‘渤丰3号’杨雌花子房胎座底部出现纤维状结构时表达显著升高,并在胎座底部纤维状结构和子房壁中特异性表达,说明其与种毛发育调控密切相关,可作为基因工程改良杨树飞絮的目标基因。

关键词： ‘渤丰3号’杨杨树种毛 PeCFL1 PeCFL2 表达分析

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美洲黑杨表型和生理性状多样性及群体结构分析

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北京林业大学学报 2021年第6期43卷 1-12页

作者：陈存丁昌俊黄秦军张静刘宁李波李政宏苏晓华林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】基于表型和生理性状对美洲黑杨种质资源的多样性和群体结构进行研究,为美洲黑杨种质资源的科学管理、高效利用和有效保护提供理论依据。【方法】对6个种源群体27个采样点的258个美洲黑杨无性系的1年生植株的22个表型和生理性状... 详细信息

【目的】基于表型和生理性状对美洲黑杨种质资源的多样性和群体结构进行研究,为美洲黑杨种质资源的科学管理、高效利用和有效保护提供理论依据。【方法】对6个种源群体27个采样点的258个美洲黑杨无性系的1年生植株的22个表型和生理性状进行测定,通过方差分析、多重比较、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法研究美洲黑杨种质资源表型和生理性状的多样性和相关性、种源群体间的差异及分化水平、群体的遗传结构,采用模糊数学隶属函数的方法对无性系的表型和生理性状进行综合评价。【结果】美洲黑杨种质资源22个表型和生理性状的变异系数在0.56%~53.48%之间,茎段和根系生物量性状的变异较大,叶绿素荧光参数(Fv/Fm)的变异最小;Shannon-Wiener指数在1.844~2.097之间;方差分析结果表明,除叶绿素荧光参数外,其他21个性状在种源群体内无性系间和种源群体间均存在极显著的差异(P<0.01),表型分化系数(Vst)在1.37%~31.40%之间。与生理性状相比,种源群体间表型性状表现出更大的遗传变异。相关性分析结果表明美洲黑杨植株的株高、地径、根系生物量、茎生物量、叶片生物量、净光合速率(Pn)、叶片形状和叶片碳、氮含量之间均存在较强的正相关关系,胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)与植株生长量相关性状指标之间表现为负相关关系。通过主成分分析提取了5个主成分因子,累计贡献率达到80.51%。构建了表型生理性状评价模型,将美洲黑杨无性系分为优、良、中和差4个等级。基于种源群体间的平方欧式距离将6个种源群体划分为3类:位于南方密西西比河中下游流域的密苏里州(Mis)、田纳西州(Ten)与路易斯安那州(Lou)种源群体的无性系为一类;分布在密西西比河上游流域的艾奥瓦州(Iow)种源群体的无性系和圣劳伦斯河流域的魁北克省(Que)种源群体的无性系为一类;位于西北方向的哥伦比亚河流域的华盛顿州(Was)种源群体无性系单独分为一类。【结论】美洲黑杨表型和生理性状具有丰富的多样性,种源群体间和种源群体内无性系间植株的表型和生理性状发生了变异,同时其表型和生理性状的特征与种源群体的分布和气候类型有一定的关联。本研究的结果为美洲黑杨种质资源的保护、管理和利用及优良种质的选育和评价提供了科学依据。

关键词：美洲黑杨表型多样性群体结构

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以玉米为例探究单子叶植物重力响应及维管结构的变化

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林业科学 2021年第2期57卷 93-102页

作者：贺学娇楚立威文爽爽卢孟柱唐芳中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室杭州311300 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

[目的]重力对植物生长发育、形态建成、生理代谢等生物学过程发挥着重大作用,重力条件改变会诱导植物发生一系列生长与定向的变化.大部分木本植物在响应重力条件改变时,形成层活动会不均衡增加从而形成偏心生长的应力木,木质部结构和细... 详细信息

[目的]重力对植物生长发育、形态建成、生理代谢等生物学过程发挥着重大作用,重力条件改变会诱导植物发生一系列生长与定向的变化.大部分木本植物在响应重力条件改变时,形成层活动会不均衡增加从而形成偏心生长的应力木,木质部结构和细胞壁成分发生明显变化.单子叶植物一般没有形成层,不能进行径向次生生长,且维管束多为散生.为了探究单子叶植物对重力的响应过程和结构变化,本文以玉米为研究对象,分析其响应重力的动态过程和形态结构变化;并通过与木本植物进行比较,揭示它们重力响应的差异.为进一步研究单子叶植物(如竹子等)及其他林木的重力反应提供一定借鉴.[方法]以玉米B73自交系为试验材料,待幼苗发育至10叶期,将试验植株水平放倒,对照植株保持直立.利用延时拍摄记录玉米重力响应过程的动态变化及变化的时间节点.通过组织切片观察和特异染色,分析发生重力响应的茎节产生的结构及细胞壁成分的变化.[结果]以第1片旗叶着生的节作为第1茎节,从下往上依次标记茎节.重力改变后玉米的响应过程及变化如下:1)响应过程:玉米从顶端向下依次感应重力作用.植株放倒10 h后开始响应重力,在之后的20 h内,植株从顶端到第4茎节先后向上弯起,直至植株与水平面呈90°角到达终止状态.2)形态变化:多次重复试验显示只有第4、5、6茎节发生明显的形态变化,在靠近节的近地侧部位出现不同程度的组织膨大.通过纵切观察,3个茎节膨大部位的组织和内部导管呈向上弯曲的状态.对照植株相应茎节并未发生改变.3)维管束结构变化:与对照相比,近地侧维管束的细胞数量增多并呈纺锤形,细胞壁极显著变薄且没有明显的导管组织;远地侧维管束的细胞数量和细胞壁厚度因生长状态不同而变化不一.第4茎节变化最显著.4)维管束细胞壁成分变化:分别用木质素特异染料间苯三酚和纤维素染料卡尔科弗卢尔荧光增白剂(calcofluor white)对试验组和对照组的横切切片进行染色,结果显示:近地侧维管束细胞壁的木质素含量较少,而纤维素含量比对照增多;远地侧维管束细胞壁成分与对照相比没有明显变化.[结论]玉米在重力条件改变后迅速调整茎节延伸方向,与对照相比茎节近地侧维管束细胞数量显著增多、细胞壁变薄、木质素减少而纤维素增多.由此推测玉米受重力影响后,通过调整居间分生组织活动,产生类似应拉木、压缩木的组织,但又与二者有所区别.这可为研究重力响应下木本植物维管组织分化(木材形成)的调控提供一定基础.

关键词：单子叶植物玉米重力响应细胞壁木质素纤维素

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