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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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植物功能基因网络及其应用

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林业科学研究 2018年第1期31卷 94-104页

作者：苏晓华刘琦宁坤刘成功林木遗传育种国家重点实验室国家林业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

功能基因网络既能够衡量基因之间的功能关联关系,也可以预测基因间的直接相互作用,可为未知功能基因的功能注释提供重要信息,本文简要介绍功能基因网络的概念、功能基因关联挖掘的计算方法和实验方法、功能基因网络的分析方法以及在植... 详细信息

功能基因网络既能够衡量基因之间的功能关联关系,也可以预测基因间的直接相互作用,可为未知功能基因的功能注释提供重要信息,本文简要介绍功能基因网络的概念、功能基因关联挖掘的计算方法和实验方法、功能基因网络的分析方法以及在植物和林木中的应用研究进展。随着林木生物信息学大数据的不断增长,功能基因网络将得到更深入的应用。

关键词：功能基因网络共表达系统发生谱林木杨树

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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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密叶红豆杉自然分布及群落生态学特征

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生态学报 2020年第6期40卷 1999-2009页

作者：张勇强李智超宋立国厚凌宇孙启武中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 林木遗传育种国家重点实验室北京100091

密叶红豆杉(Taxus fuana)为我国I级保护野生植物,由于其对生长环境要求严苛,在全球范围内少有分布。依据对西藏自治区日喀则市吉隆县区域密叶红豆杉自然分布的调查,对其群落组成、结构特征和种群竞争等进行了研究。通过计算各植物的重要... 详细信息

密叶红豆杉(Taxus fuana)为我国I级保护野生植物,由于其对生长环境要求严苛,在全球范围内少有分布。依据对西藏自治区日喀则市吉隆县区域密叶红豆杉自然分布的调查,对其群落组成、结构特征和种群竞争等进行了研究。通过计算各植物的重要值(Pi),并根据重要值进行了聚类分析,将研究地区划分为铁杉(Tsuga chinensis)+密叶红豆杉群落(C1)、高山栎(Quercus semicarpifolia)+密叶红豆杉+朴树(Celtis sinensis)+华榛(Corylus chinensis)群落(C2)、密叶红豆杉+刺叶高山栎(Quercus spinosa)群落(C3)、铁杉+密叶红豆杉+华榛群落(C4),群落中密叶红豆杉多为散生,4种群落分布于吉隆县的热玛村、郎久村和吉普村。通过对各个群落中所有树种树高(H,Hight)胸径(DBH,Diameter at Breast Height)的整理,得出:四种群落的垂直结构明显,铁杉最高,平均树高可达25 m,密叶红豆杉与其他乔木较矮,处于亚优层,平均树高约为7 m;除C3群落乔木层比例为17.8%外,其他群落乔木层比例皆大于50%;四种群落中密叶红豆杉更新层比例均为0,缺乏小径级个体;密叶红豆杉的立木结构在不同群落中表现不同,C1、C2群落径级分布较好,C3群落多为中小径级,而C4群落则出现了严重的断代问题。垂直结构和立木结构都说明密叶红豆杉存在严重的更新不足问题。通过对所有物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数的计算,得出群落间物种多样性和丰富度较好,但均匀性较差。研究地区的密叶红豆杉分布稀疏,平均每100 m2密叶红豆杉仅有1.34株,由于分布稀疏,密叶红豆杉的种间竞争大于种内竞争,其主要竞争压力来自于铁杉和高山栎。这一系列问题必将导致密叶红豆杉的种群衰退,因此,其更新和保护问题,应该受到密切的关注。

关键词：密叶红豆杉自然分布群落特征更新竞争物种多样性

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杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式分析

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林业科学研究 2018年第2期31卷 34-40页

作者：章晶晶郭英华赵树堂卢孟柱林木遗传育种国家重点实验室国家林业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]模式植物在木本植物中鉴定的许多重要调控因子家族在木本植物中出现了基因家族成员扩张,但ARRs家族作为细胞分裂素响应调节因子在杨树基因组中成员数量反而减少,其在木本植物中如何行使功能需要进一步研究。[方法]本研究通过生物... 详细信息

[目的]模式植物在木本植物中鉴定的许多重要调控因子家族在木本植物中出现了基因家族成员扩张,但ARRs家族作为细胞分裂素响应调节因子在杨树基因组中成员数量反而减少,其在木本植物中如何行使功能需要进一步研究。[方法]本研究通过生物信息学构建PtRRI启动子与GUS融合表达载体,检测植物激素处理后PtRRI表达量和检测PPtRRI::GUS转基因植株在生根过程中GUS信号等方法,对杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式进行分析。[结果]表明:PtRRI在杨树根部、形成层、木质部表达量相对较高,PtRRI转录受6-BA激素诱导,与其在不定根发育过程中激素调控下的表达相一致。[结论]PtRRI基因可能参与杨树的次级生长。

关键词： 84k杨树 PtRRI 启动子表达分析

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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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香椿种子人工老化过程中生理生化的变化

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林业科学研究 2020年第6期33卷 163-169页

作者：方娇阳祝燕王彩云叶可可高卫东张子晗闫晶晶李庆梅中国林业科学研究院林业研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室林木遗传育种国家重点实验室北京100091

[目的]通过测定不同老化程度香椿种子的发芽指标、幼苗形态指标和生理生化指标,探究香椿种子人工老化过程中种子活力及其生理生化的变化,为香椿种子老化机制及种子活力修复研究奠定基础。[方法]采用高温高湿(40℃、相对湿度95%)的人工... 详细信息

[目的]通过测定不同老化程度香椿种子的发芽指标、幼苗形态指标和生理生化指标,探究香椿种子人工老化过程中种子活力及其生理生化的变化,为香椿种子老化机制及种子活力修复研究奠定基础。[方法]采用高温高湿(40℃、相对湿度95%)的人工老化方法对供试种子处理1、2、3、4、5、6、7、8 d,测定各处理种子发芽指标、幼苗形态指标、相对电导率、MDA含量和抗氧化酶活性等指标。[结果]香椿种子经老化处理后,种子活力显著下降,相对电导率和MDA含量显著上升。在种子老化过程中,发芽率、发芽指数和活力指数逐渐降低,相对电导率和MDA含量总体呈上升趋势,SOD活性和POD活性表现为先升高后降低的趋势,且SOD对于香椿种子的老化更敏感。相关分析表明:相对电导率、MDA含量与种子发芽指标呈极显著负相关,POD活性与种子发芽指标呈极显著正相关,SOD活性与发芽率呈显著负相关,与发芽指数和活力指数呈极显著负相关。[结论]膜脂过氧化作用和抗氧化酶系统功能失调是香椿种子老化的主要原因,相对电导率、MDA含量和POD活性可用于衡量香椿种子的活力水平。

关键词：香椿人工老化种子活力抗氧化酶

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转AtDME1基因‘84K’杨的获得及目的基因诱导表达分析

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北京林业大学学报 2020年第6期42卷 26-32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与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】DNA甲基化是一种重要的表观遗传标记,在植物生长发育、环境响应等过程中发挥重要作用。本研究将拟南芥去甲基化基因AtDME1导‘84K’杨基因组中,通过化学诱导表达实验,研究AtDME1基因在转基因杨树中的诱导表达特性,为建立杨树甲... 详细信息

【目的】DNA甲基化是一种重要的表观遗传标记,在植物生长发育、环境响应等过程中发挥重要作用。本研究将拟南芥去甲基化基因AtDME1导‘84K’杨基因组中,通过化学诱导表达实验,研究AtDME1基因在转基因杨树中的诱导表达特性,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良好基础。【方法】以白杨派优良品种84K杨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AtDME1基因导入‘84K’杨;经过潮霉素筛选、常规PCR检测及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qRT-PCR检测处理叶片中外源基因AtDME1的表达量变化。【结果】本研究中,潮霉素分化筛选共获得了抗性芽224个,经生根筛选获得6株抗性植株,经分子检测证实这6株抗性植株均为转AtDME1基因植株,扩繁后分别标号为转基因AD-1~6。qRT-PCR检测结果显示,化学诱导剂17-β-雌二醇处理3 h时,目的基因AtDME1的表达量基本达到最大值,效果持续至12 h后逐渐减弱。【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AtDME1基因的表达,为进一步研究DME1基因在杨树基因组甲基化调控方面的作用机制奠定基础,也为杨树化学诱导表达特性的研究做好了铺垫。

关键词： 84K杨转基因植株去甲基化基因化学诱导表达

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