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第十届中国林业青年学术论坛

作者：张进李建波刘伯斌陈军卢孟柱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北京 10091

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)是生长发育信号和逆境信号诱导钙信号的重要信号传递体,在调控植物信号转导途径中下游基因的表达、生理生化代谢等生物学过程中有重要作用.为给进一步研究CDPK基因在木材形成过程中的作用,本研究在基因组水平上对... 详细信息

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)是生长发育信号和逆境信号诱导钙信号的重要信号传递体,在调控植物信号转导途径中下游基因的表达、生理生化代谢等生物学过程中有重要作用.为给进一步研究CDPK基因在木材形成过程中的作用,本研究在基因组水平上对杨树CDPKs基因家族的成员进行分析,找到32个CDPKs及10个CRKs.同时利用这些基因编码的氨基酸序列与拟南芥中CDPK基因的氨基酸序列构建了系统进化树,与拟南芥一样,杨树CDPK基因家族也可以分为4个亚族.通过对杨树和拟南芥CDPK基因家族成员基因结构比较,发现杨树CDPK基因内含子的插入位置相对比较保守.对CDPK基因家族成员在杨树不同组织、不同节间之间以及毛白杨次生维管发育不同时期的表达特性进行分析,发现.克隆得到了杨树在次生维管组织中CDPK基因家族中三个基因PtCPK1、PtCPK6、PtCPK15,对其组织表达特异性进行分析,发现PtCPK15在各组织中表达量均较高.对这三个基因序列结构分析发现,它们都存在一个跨膜区,随后我们将PtCPK1、PtCPK6及PtCPK15基因分别与YFP构建融合表达载体,注射烟草下表皮叶片瞬时表达研究其亚细胞定位,发现选取的PtCPK1、PtCPK6及PtCPK15都定位在细胞膜上,这与通过序列分析预测的结果一致.随即我们还构建了PtCPK1、PtCPK6、PtCPK15植物表达载体并得到了超表达转基因拟南芥,其中PtCPK15的超表达及RNAi抑制表达载体转化银腺杨84K获得转基因植株.为进一步研究CDPK基因功能奠定了基础.

关键词：杨树 CDPK 基因家族基因表达

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抗虫转基因杨树杂交后代的抗虫性及生长

抗虫转基因杨树杂交后代的抗虫性及生长

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第十届中国林业青年学术论坛

作者：胡建军吴立栓贾会霞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北京 100091

杨树(Populus)是我国主要造林速生树种之一.由于我国杨树蛀干虫害特别是天牛危害十分严重,中国林业科学研究院林业研究所通过常规杂交育种,选育出了高抗光肩星天牛并对桑天牛具有一定抗性的速生杨树新品种——丹红杨(*** cl.？Danhong... 详细信息

杨树(Populus)是我国主要造林速生树种之一.由于我国杨树蛀干虫害特别是天牛危害十分严重,中国林业科学研究院林业研究所通过常规杂交育种,选育出了高抗光肩星天牛并对桑天牛具有一定抗性的速生杨树新品种——丹红杨(*** cl.？Danhong？),适合在我国华北南部和江淮地区生长.丹红杨属美洲黑杨种内杂交种,其父母本为引进南方型美洲黑杨,杂交母本为50号杨(*** CL.？55/65？),1981年自南斯拉夫诺威斯特杨树研究所引进,原产于美国伊利洛斯州附近一株孤立优树天然种子,在南斯拉夫播种选出;父本为36号杨(*** CL.？2KEN8？),引自意大利.具有速生、干形通直等优良特性,高抗光肩星天牛、耐桑天牛.1990年采用人工授粉的方法获得,杂交用花枝采自河南焦作. 抗虫转基因欧洲黑杨是由中国林科院林研所与中科院微生物所于1990年通过基因工程育种共同研制出的,转基因欧洲黑杨经过大田试验测定具有明显抗虫效果,在害虫大发生期,叶片损失率不超过20％,有效控制了虫口密度,同时林分中非转基因树木受害减轻,转基因杨树对种植在同一林分中的非转基因树木具有保护作用.经各环境释放点的引种试验,进一步表明抗虫转基因欧洲黑杨的抗虫稳定性.2002年同年获得国家林业局商品化生产许可.本研究为获得兼具抗蛀干害虫和食叶害虫得杨树优良新品种,开展了以抗天牛杨树品种和抗食叶害虫品种为亲本进行杨树杂交育种研究.以南方型美洲黑杨速生优良品种丹红杨为母本,转抗虫Bt基因欧洲黑杨(***)为父本,采用人工控制授粉杂交的方法,将外源Bt抗虫基因导入丹红杨基因组中,获得杂交子一代,经PCR检测共获得50多个阳性转基因植株.分别在北京、河南焦作进行扩大繁殖,繁殖苗木达1500株.对转基因株系进行了抗虫性检查,经舞毒蛾幼虫饲喂试验,转基因株系不仅对舞毒蛾具有毒杀作用和抑制作用,即使对存活幼虫生长发育具有显著的抑制作用,两周后,其中2个株系的幼虫校正死亡率最高达96-98％,3周后,11个系号的幼虫体重仅是对照的0.21-30.83％.在河南焦作两根一干苗高生长达3.11-4.76米.目前,该批材料已进入田间试验,经大田生长、适应性、抗虫性等综合测定,选育出高抗虫、速生优良转基因杨树新品种.

关键词：美洲黑杨 Bt基因抗虫生长

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林木分子育种进展及发展趋势

林木分子育种进展及发展趋势

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中国林学会林木遗传育种分会第七届全国林木遗传育种学术大会

作者：卢孟柱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北京100091

相比于模式植物和农作物,林木个体高大、生长周期长、遗传杂合度高,导致解析林木性状的遗传基础难度更大.在林木常规育种基础上,结合分子育种技术是林木育种发展的必然趋势.林木分子育种是在对性状的基因解析基础上,通过基因工程技术、... 详细信息

相比于模式植物和农作物,林木个体高大、生长周期长、遗传杂合度高,导致解析林木性状的遗传基础难度更大.在林木常规育种基础上,结合分子育种技术是林木育种发展的必然趋势.林木分子育种是在对性状的基因解析基础上,通过基因工程技术、分子标记辅助选择技术,引入或聚合优良性状的育种过程.林木基因工程育种近几年虽然在受体范围上进一步扩大,但仍受制于功能基因的缺乏,加之各国对林木遗传工程体的严格调控,林木基因工程育种进展缓慢.国内林木转基因研究一直得到重视,但国外已把重点放在林木分子辅助育种的基础研究上.近十年林木基因组学的进展无疑为解析林木复杂性状提供了新的分析手段,包括基因表达数据库(EST)的建立,全基因组序列的分析,候选基因的筛选和鉴定,大量SSR、EST等分子标记的开发,都极大促进了基于杂交群体的复杂性状位点(QTL)定位和基于天然群体变异的性状(与分子标记)的关联分析.

关键词：林木分子育种技术生长性状基因组学

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买麻藤及其变种光合特性比较

买麻藤及其变种光合特性比较

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中国林学会树木引种驯化委员会第14次学术交流会议

作者：邓楠史胜青赵育新兰倩江泽平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北京100091

买麻藤属(Gnetum)植物是一类系统进化位置特殊的藤本(稀乔木、灌木)裸子植物,由于富含生物碱、黄酮和芪类化合物等生物活性物质而具有重要的经济开发价值.本研究以在温室培养的买麻藤(***)及其变种1年生幼苗为试验材料,对其光合参数、... 详细信息

买麻藤属(Gnetum)植物是一类系统进化位置特殊的藤本(稀乔木、灌木)裸子植物,由于富含生物碱、黄酮和芪类化合物等生物活性物质而具有重要的经济开发价值.本研究以在温室培养的买麻藤(***)及其变种1年生幼苗为试验材料,对其光合参数、荧光参数和光响应等进行了研究,结果表明:买麻藤及其变种光合速率(Pn)分别为1.600和2.044 μmol·m-2·s-1,其变型种比原种高27.8％,但二者值均远低于大多数被子植物,同样气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)值也较低;并且在温室外自然条件下培养3天使其Pn值都明显下降,下降幅度分别达58％和87％;二者荧光参数Fv/Fm值分别为0.357和0.505,也远低于大多数植物0.8左右的水平,同样温室外自然条件下二者值也明显降低;光响应曲线方面,2种买麻藤Pn值随光强的增强而呈现出先增加而后逐步降低趋势,但最大值仅约为3 μmol·m-2·s-1;然而,CO2浓度响应方面二者Pn值随CO2浓度的增强而一直呈增加趋势.本研究结果说明买麻藤变形种的光合能力强于其原种,但二者均较低,这与针叶树种的松杉纲较为接近.因此该研究不仅为该属植物引种、驯化提供科学依据,还可能为其系统进化位置研究提供科学证据.

关键词：买麻藤系统进化光合参数荧光参数光响应

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褪黑素对镉胁迫下蒿柳抗氧化系统及叶肉细胞超微结构的影响

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西北林学院学报 2024年第4期39卷 1-14页

作者：殷佳慧宁崴李奥李霞刘俊祥孙振元中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室北京100091 吉林农业大学林学与草学学院吉林省林草遗传育种重点实验室吉林长春130118 菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 山东菏泽274000

短轮伐期木本植物蒿柳(Salix viminalis)具有镉(Cd)污染修复潜力,但对高浓度Cd耐性低,改善其生长状态是提高Cd污染植物修复效率的关键。研究褪黑素(MEL)对高浓度Cd条件下蒿柳抗氧化系统的调控机制,有助于揭示MEL对木本植物抗氧化系统响... 详细信息

短轮伐期木本植物蒿柳(Salix viminalis)具有镉(Cd)污染修复潜力,但对高浓度Cd耐性低,改善其生长状态是提高Cd污染植物修复效率的关键。研究褪黑素(MEL)对高浓度Cd条件下蒿柳抗氧化系统的调控机制,有助于揭示MEL对木本植物抗氧化系统响应Cd胁迫的生理调控模式,为MEL在植物修复技术中的应用提供实践指导。以同一无性系蒿柳扦插苗为试验材料,设定4个处理,空白对照(BT)、叶施MEL(MT)、Cd胁迫(CT)及叶施MEL后Cd胁迫(MCT)。研究MEL对Cd胁迫下蒿柳活性氧水平、脂质过氧化程度及抗氧化系统的调控模式,探讨MEL对叶肉细胞超微结构的保护作用。在处理后第7天,Cd胁迫下蒿柳根过氧化氢及丙二醛(MDA)含量提高69%和28%,过氧化氢酶(CAT)活性降低49%。叶施MEL后叶CAT、谷胱甘肽还原酶(GR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性分别提高120%、33%和23%,根超氧化物歧化酶(SOD)和GR活性提高60%和36%。在处理后第21天,Cd胁迫下蒿柳叶超氧阴离子和MDA含量提高70%和81%,MDHAR活性降低47%,叶肉细胞器消失;根过氧化氢和MDA含量提高124%和69%,MDHAR活性降低36%。叶施MEL后叶超氧阴离子和MDA含量降低25%和36%,SOD、过氧化物酶(POD)、CAT、GR和MDHAR活性分别提高26%、34%、22%、27%和141%,叶肉细胞结构完整;根过氧化氢和MDA含量降低35%和40%,POD、GR和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性提高25%、33%和10%。MEL通过提高过氧化物酶、根超氧化物歧化酶及叶过氧化氢酶活性提升镉胁迫下蒿柳的抗氧化能力,通过提高单脱氢抗坏血酸还原酶活性增加抗坏血酸含量,通过提高谷胱甘肽还原酶和根谷胱甘肽S-转移酶活性增加谷胱甘肽含量,以促进其抗坏血酸谷胱甘肽循环。这些过程稳定了镉胁迫下蒿柳地上及地下部的活性氧水平,减轻脂质过氧化程度并降低膜透性。从而保护镉胁迫下蒿柳叶肉细胞及叶绿体结构完整。

关键词：褪黑素镉蒿柳抗氧化系统

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透明颤菌血红蛋白基因vgb的表达对杨树氮素利用能力的影响

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西北农业学报 2013年第12期22卷 164-169页

作者：刘淳洋褚延广丁昌俊张伟溪崔树俊沈应柏苏晓华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 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北京100091 云南省红河州泸西县中枢镇农业机械管理服务站云南红河652400

以转透明颤菌血红蛋白基因(vgb)京2杨为材料,采用qRT-PCR分析方法确认其外源基因在转基因无性系中可以正常表达。盆栽试验结果显示,在正常生长条件下转基因无性系的株高和地径显著提高,同时叶片全氮质量分数上升。进而利用非损伤微测技... 详细信息

以转透明颤菌血红蛋白基因(vgb)京2杨为材料,采用qRT-PCR分析方法确认其外源基因在转基因无性系中可以正常表达。盆栽试验结果显示,在正常生长条件下转基因无性系的株高和地径显著提高,同时叶片全氮质量分数上升。进而利用非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technique,NMT)对植株根部NO3-吸收情况的检测发现,在含有0.5mmol/L NO3-测试液中转基因无性系NO3-吸收速率大于非转基因植株。此外,研究还发现,转基因无性系的硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)活性显著提高。可见:vgb的表达能提高杨树的氮素利用能力。

关键词：京2杨透明颤菌血红蛋白基因非损伤微测技术氮素利用

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滇牡丹繁育系统的初步研究

滇牡丹繁育系统的初步研究

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中国园艺学会观赏园艺专业委员会2013年学术年会

作者：李奎郑宝强王雁郭欣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北京100091

以滇牡丹(Paeonia delavayi)种群数量最大、分布最集中的香格里拉群体为研究对象,通过3a的连续观察,运用花粉活力检测、柱头可授期检测、花粉—胚珠比(P/O)、套袋试验等分析其开花特征及繁育系统.结果表明:滇牡丹种群整体花期为5月中旬... 详细信息

以滇牡丹(Paeonia delavayi)种群数量最大、分布最集中的香格里拉群体为研究对象,通过3a的连续观察,运用花粉活力检测、柱头可授期检测、花粉—胚珠比(P/O)、套袋试验等分析其开花特征及繁育系统.结果表明:滇牡丹种群整体花期为5月中旬至6月中下旬,单花花期6～9d,花朵虫食率高并促进雄蕊提前散粉;正常发育的滇牡丹花瓣打开1～2d后自内向外开始散粉,可持续5～6d,常温下花粉活力持续时间较长,柱头在花瓣打开前1d至打开后3d授粉成功率均较高,散粉滞后可认为是雄蕊后熟;P/O值为6124～9713∶1,花粉量大,为较高授粉成功率提供了可能性;繁育系统中不同套袋试验表明,滇牡丹不存在自花授粉和无融合生殖现象,具有较弱的风媒传粉能力,同株异花能产生少量种子,但种子量少且饱满度较低,人工异株异花授粉和自然杂交结实率最高.繁育系统研究认为滇牡丹应为以昆虫为主要媒介的异花传粉植物,自然条件下种子的形成主要依赖于昆虫传粉活动.

关键词：滇牡丹繁育系统花期特征花粉活力

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日本落叶松咖啡酸-O-甲基转移酶基因LkCOMT的克隆及单核苷酸多态性分析

日本落叶松咖啡酸-O-甲基转移酶基因LkCOMT的克隆及单核苷酸多态...

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中国林学会林木遗传育种分会第七届全国林木遗传育种学术大会

作者：易敏张守攻谢允慧孙晓梅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北京100091

依据日本落叶松转录组数据库检测到的咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)基因ESTs序列设计引物,分离得到一个编码该酶的新基因.其cDNA克隆全长为1350 bp,包含长度为1 092 bp的开放阅读框,可编码364个氨基酸残基.序列分析显示,所推导的蛋白质氨... 详细信息

依据日本落叶松转录组数据库检测到的咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)基因ESTs序列设计引物,分离得到一个编码该酶的新基因.其cDNA克隆全长为1350 bp,包含长度为1 092 bp的开放阅读框,可编码364个氨基酸残基.序列分析显示,所推导的蛋白质氨基酸序列包含COMT基因5个所特有的保守元件,与海岸松PpCOMT的蛋白质氨基酸序列同源性达94％.在此基础上,利用DnaSP5.0软件对日本落叶松40株基因型个体的LkCOMT序列进行了单核苷酸多样性SNPs分析,共检测到92个SNP位点,SNP发生频率为1/17bp,多样性指数πT为0.00780.在这些SNPs中,65个属于转换,27个属于颠换.在外显子区域,共检测到58个SNP位点,其中37个为错义突变,21个为同义突变.研究结果为日本落叶松基因标记辅助育种提供了理论基础.

关键词：日本落叶松咖啡酸-O-甲基转移酶基因单核苷酸多态性序列分析克隆技术

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北方型美洲黑杨种质资源重要性状遗传变异评价

北方型美洲黑杨种质资源重要性状遗传变异评价

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第十届中国林业青年学术论坛

作者：丁昌俊黄秦军苏晓华张冰玉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北京 100091

美洲黑杨(Populus deltoides Marsh.)为黑杨派(Aigeiros)树种，原产于北美密西西比河沿岸，是当今世界中纬度地区最适合的短轮伐期工业用材集约经营树种之一，在杨树遗传改良中越来越受到关注.美洲黑杨已成为世界主栽杨树品种的重要基... 详细信息

美洲黑杨(Populus deltoides Marsh.)为黑杨派(Aigeiros)树种，原产于北美密西西比河沿岸，是当今世界中纬度地区最适合的短轮伐期工业用材集约经营树种之一，在杨树遗传改良中越来越受到关注.美洲黑杨已成为世界主栽杨树品种的重要基因供体，其与欧洲黑杨的杂种欧美杨优良无性系在世界上广为栽培，美洲黑杨和各种生态适应型的欧美杨已成为我国各地商业化杨树品种的主体.我国虽是杨树分布中心区之一，但黑杨派资源十分匮乏，近年来从美国北部和加拿大引进了许多北方型美洲黑杨种质资源. 本文通过对北方型美洲黑杨种质资源的生长、光合产量相关性状、水分利用效率以及养分(氮素)利用效率方面的分析和评价，为充分合理有效地保存利用引进资源提供科学依据，为杨树基因资源早期评价选择的指标选取提供理论参考;评选表现优良基因资源，为高产低耗高效杨树新品种培育提供正确有效的育种材料，加速我国杨树工业用材新品种选育.采用布雷金多性状综合评定法对无性系生长性状进行评价选择;采用模糊数学隶属函数值法进行无性系光合产量性状、水分利用效率、氮利用效率与生长量的综合评选优良基因资源;采用主成分分析法对测定指标进行分析和筛选，选择对主成分累积贡献率达85％以上的指标，并综合筛选优良无性系.主要结果如下：1、北方型美洲黑杨种源间和种源内无性系间在生长、光合产量、水分利用效率和养分利用效率方面遗传变异均很丰富，为在种源和个体两个水平上选用育种亲本提供了依据. 2、北方型美洲黑杨总叶面积、成叶速率、节间长、暗呼吸速率、氮素转移率、生长旺期叶片氮含量和水分利用效率与生长关系密切，可作为评价选择指标. 3、综合评选出北方型美洲黑杨优良种质资源：高生长量为M-6、Q-1、Q-5、M-5、Q-7;高产高光效为M-6、Q-1、Q-2、M-5、Q-5;高产高水分利用效率为Q-5、Q-1、W-9、M-5、Q-7;高产高氮素利用效率为Q-9、Q-5、Q-3、Q-8、Q-1. 4、主成分分析表明，除生长性状外，影响北方型美洲黑杨苗期生长的因子为生长旺期平均水分利用效率、氮素转移率、暗呼吸速率、生长旺期叶片氮素含量、总叶面积、δ13C值、节间长、净光合速率、成叶速率.筛选出M-6、Q-5、Q-1、Q-2、Q-9等5个生长量大、高水分和养分利用效率、高光合产量的优良无性系，可通过进一步的试验观察直接应用于生产或作为后续育种工作的有效材料.

关键词：北方型美洲黑杨苗期变异光合产量性状水分利用效率氮利用效率

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草地早熟禾转录因子PpNAC的克隆和表达载体的构建

草地早熟禾转录因子PpNAC的克隆和表达载体的构建

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中国园艺学会观赏园艺专业委员会2011年学术年会

作者：李伟韩蕾巨关升钱永强孙振元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北京100091

利用RT-PCR和RACE技术获得了草地早熟禾转录因子PpNAC的cDNA序列.序列分析表明,Pp-NAC核苷酸序列长1147bp,其开放阅读框为837bp,编码278个氨基酸,含有一个典型的NAC结构域,具有NAC转录因子的典型特征.将该基因的cDNA编码序列连接到植物... 详细信息

利用RT-PCR和RACE技术获得了草地早熟禾转录因子PpNAC的cDNA序列.序列分析表明,Pp-NAC核苷酸序列长1147bp,其开放阅读框为837bp,编码278个氨基酸,含有一个典型的NAC结构域,具有NAC转录因子的典型特征.将该基因的cDNA编码序列连接到植物表达载体pBI 121中,成功构建了PpNAC的植物表达载体,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能奠定了基础.

关键词：草地早熟禾转录因子 PpNAC基因基因克隆表达载体

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