摘要：“作物育种4.0”的提出,为我国林木遗传育种指明了向智能分子设计育种发展的前进方向。本文提出了理想品种的概念及其智能设计实现条件,简要综述了我国林木遗传育种研究历史以及存在的问题,并提出了推动我国林木智能分子设计育种的发展对策等。林木遗传育种应该瞄准国家林业重大需求,有组织地选择重要树种系统布局,在推动树种高世代遗传改良及其利用的同时,准备系谱关系清晰的育种资源群体,做到等位变异有迹可循;解析重要性状遗传变异规律及其调控网络,实现基因调控有据可查;建立高效的多组学大数据整合分析以及育种群体构建、亲本选配和后代选择等分子设计育种技术方法体系,保证智能育种有“法”可依等。逐步解决我国林木遗传育种中存在的问题,为实施林木智能设计育种创造理想条件。在每一育种世代品种向理想品种选育的推进过程中,尽可能将智能分子设计育种的最新理论和技术成果应用于育种实践,选育出高产、优质、高抗的当前世代理想品种,满足国家林业发展的现实需要。

摘要：林木无性系育种随着森林工业的兴起而诞生并取得快速发展,在世界林业产业中占具越来越重要的地位。其始终围绕高产、优质的育种目标,通过选择和利用天然群体或人工创制的育种后代群体中遗传增益最为突出的个体,经无性繁殖实现规模生产并适时采收,以满足社会对木材、果实、药物等林产品的巨大需求。由于受树体高大、多为异花授粉,性成熟较晚,生长周期和测试时间长且占地多等限制,决定大多数林木必然在相当长的时期内选择与作物不同的育种策略。现代生物科学和育种技术进步为突破基于传统交配设计杂交育种的遗传改良策略提供了可能。基于种间杂交或异花授粉树种的种内杂交育种时,可采取在毛白杨中成功应用的综合SSR遗传距离和优良单株父本鉴定构建育种亲本群体,并与配子染色体加倍选育三倍体相结合的育种策略,即首先通过SSR分子标记分析林木种质资源库亲本遗传距离,同时采用SSR分子标记对种质资源库自由授粉半同胞家系优株进行父本鉴定,在此基础上通过亲本遗传距离以及半同胞家系优株父本鉴定双重筛选构建育种亲本群体,进而利用高配合力育种亲本开展基于有性多倍化的多倍体育种,并通过无性繁殖实现倍性优势和杂交优势最大限度的利用,经济而高效地推进林木无性系育种进程。

摘要：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。

摘要：随着林木育种和无性繁殖技术的进步以及森林工业的发展,无性系林业开始在世界人工林培育中发挥越来越重要的作用,并逐步进入无性系定向选育、定向栽培、定向利用的时代。该文针对我国无性系林业存在的问题提出了自己的认识和建议,并从无性系特性角度阐释了"三北"地区大规模发生的杨树"小老树"、严重病虫危害以及退化甚至死亡的原因。认为无性系林业不仅包括无性系选育和无性系造林,还应该涵盖无性系利用等内容。指出应充分利用无性系的基因型与环境互作效应,重视良种的适地适基因型栽培,为不同的生态环境条件选配适宜的主栽品种进行造林。同时加强重要树种无性繁殖技术标准的制定,以约束采取科学的无性繁殖技术和繁育制度进行良种生产,尽可能降低成熟效应与位置效应对无性系林业发展的影响。强调发展无性系林业要根据栽培环境条件和利用目标选择适宜品种,并突出良种和良法配合,重视林分数量成熟与工艺成熟最佳配合下的经济成熟,保证整个产业链条的综合效益最大化。尤其是提出了无性系人工林群体衰退的概念,即在同一无性系品种组成的人工林内,各植株的遗传组成和生活习性相同,随着林龄的增加,林分内各无性系对水分和营养的需求加大,当栽培环境不能满足林分生长需求时,如不能及时采取人工疏伐等措施进行密度调整,林分会因个体竞争能力相似而同时发生各无性系植株生长势衰退、病虫害加剧直至死亡等现象。建议国家应针对无性系人工林的特点,修订、完善相关的林业政策和法律法规,将杨树等无性系林业发展较好的用材或用材和生态兼用树种列入木本作物范畴,在无性系人工林达到经济成熟时及时通过间伐进行密度调控,或通过轮伐更新利用,避免在林分水肥等资源紧缺时,因个体竞争能力相似而引发无性系人工林群体衰退等问题,在有效发挥生态效益的同时,保证国家珍贵的宜林地资源的高效利用。

摘要：林木遗传育种是研究森林遗传和林木良种选育理论与技术的科学。其因林木地理变异规律研究而萌芽,伴随着遗传学基本理论体系形成完成奠基,在不断推动遗传改良以满足人工林高效培育的良种急需中实现林木遗传育种现代理论和技术体系构建,并在进入21世纪之后开启了分子设计育种的深入发展阶段。经过近两个世纪的创新发展,林木遗传育种形成了一个适合树木生物学特点、遗传基础研究与育种创新应用紧密结合并协同发展的学科体系。其中,基于轮回选择不断推进以选择、交配、遗传测定为核心的育种循环,完成更高轮次的基本群体、育种群体、选择群体和生产群体建设,是可持续遗传改良的根本所在。在此基础上,或通过远缘杂交选育杂种优势突出的林木品种;或基于有性多倍体化开展多倍体育种,综合利用杂种优势和倍性优势,实现林木多目标性状改良;或采用转基因和基因编辑等分子育种技术,进一步改良已有林木品种或优异种质等。而林木良种生产仍然依赖传统的种子园制种和无性系制种,其中体胚发生技术实用化将是进一步实现种子繁殖树种遗传改良水平提升的有效途径。推动林木育种理论和技术创新,提高育种效率和效果,选育产量更高、品质更优、抗逆性更强、适应性更广的林木良种并应用于生产,保证用更少的人工林面积生产更多的木材及林产品,以减少对天然林的依赖,林木遗传育种在未来将发挥更大的作用。

摘要：植物三倍体具有生长迅速、叶片或花、果实硕大、新陈代谢旺盛、适应性强以及不孕等特点,尤其适用于无性繁殖林木的遗传改良.利用配子染色体加倍或四倍体与二倍体杂交等有性多倍化技术手段,增加目标树种一套基因组的全部同源基因,可以仅通过一轮次的育种过程实现多目标性状综合改良,培育出生长快、纤维长、木素低、纤维含量高以及抗逆性增强的用材林新品种,或者是生长迅速、叶片和果实等器官巨大、含胶量及药物成分含量显著提高的胶用、漆用、药用、叶用、果用新品种.在人工诱导配子染色体加倍选育三倍体时,实现有效处理时期的即时判别是提高三倍体育种效率的关键,而选配高配合力亲本则是提高三倍体育种效果的保障.随着林木三倍体育种理论和技术方法的突破及其不断向其他树种拓展,三倍体育种必将在提高林产品产量、改善品质以及增强抗逆性等方面发挥更大的作用.

摘要：【目的】研究两种2n雌配子来源的青杨杂种三倍体与亲本的蛋白质组表达差异,从蛋白水平探讨异源三倍体杨树在生长、抗性等方面具有优势的分子基础,为杨树多倍体选育和遗传改良提供科学依据。【方法】采用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术对青杨三倍体与其亲本进行定量蛋白质组学研究,所提取的杨树蛋白质样品经FASP酶解、iTRAQ试剂标记、高pH-RPLC分离、RPLC-MS分离分析,获取的串联质谱数据通过软件Proteome Discoverer 1.3搜库进行蛋白质鉴定,通过蛋白质相对定量的比较寻找差异表达蛋白,再对差异蛋白质进行GO、KEGG代谢通路分析。【结果】本研究共鉴定出1 472个蛋白质,差异蛋白202个。FDR和SDR青杨杂种三倍体与母本‘哲引3号杨’、父本‘北京杨’的差异蛋白比率在2.0%~10.1%之间。两种不同2n配子来源三倍体中FDR与亲本差异蛋白比率最高,且两种三倍体与父本的差异蛋白比率均比母本高。通路注释分析显示,差异蛋白显著富集于代谢相关、核糖体组装、光合作用和胁迫响应等通路。【结论】杂交和加倍后促进了蛋白质的合成以及光合作用的增强,并提高了多倍体的抗逆性和适应性,这些变化促进了杨树异源多倍体营养生长优势的形成。

摘要：采用裂区试验设计,于2005—2008年连续4年测定了不同造林密度(2 m×2 m、2 m×3 m、2 m×3.5 m、2 m×4 m、2 m×5 m、3 m×3 m、3 m×4 m)下2年生三倍体毛白杨(B304)和对照二倍体(1319)人工林土壤有机碳和全氮含量,以明确不同密度林分土壤有机碳和全氮动态变化规律及其相关性。结果表明:(1)受造林密度、生长时间及其交互作用的显著影响,4年生长期内林地土壤有机碳含量呈先降后升的变化特点。其中,2008年B304在2 m×3 m造林密度下土壤有机碳含量显著高于其它年份,说明此造林密度有利于发挥三倍体毛白杨林土壤固碳的生态功能。(2)4年生长期内,土壤全N含量受生长时间及其与造林密度的交互作用的显著影响。在3 m×3 m造林密度下,二倍体毛白杨林地土壤全N含量逐年降低,而三倍体毛白杨2007年的土壤全N含量显著增加,该造林密度利于三倍体毛白杨林地土壤N的积累。(3)土壤有机碳/全氮比值变化与有机碳含量变化规律一致,且均在2006年达到最低值。(4)在2008年,三倍体毛白杨在2 m×3 m和2 m×3.5 m造林密度下土壤有机碳与全N含量呈现显著正相关关系,而2 m×5 m造林密度下的二倍体毛白杨林地呈显著性负相关关系,体现了毛白杨林地土壤有机碳与全N含量复杂的相关性。

摘要：以三倍体毛白杨不同密度试验林为研究对象,采用随机区组试验设计研究了4 a生长期内5个不同密度(2 m×2 m、2 m×3 m、2 m×4 m、2 m×5 m和3 m×4 m)试验林的0 20、20 40、40 60 cm土壤层次的理化指标(pH值、有机质、全N、碱解N、全P、有效P、全K和速效K含量),结果表明:(1)4 a生长期内,三倍体毛白杨各密度试验林3个土层的pH值均增加,尤其是低密度(3 m×4 m)试验林增幅最大,且随土层加深碱性增强。(2)各密度试验林3个土层有机质含量呈先降后升的变化,高密度(2 m×2 m、2 m×3 m)试验林有机质消耗量显著比其它密度的大。(3)土壤全P和有效P含量呈先升后降的变化特点,高密度(2 m×2 m)试验林有效P消耗量显著比其它密度的大。(4)高密度(2 m×2 m)试验林土壤碱解N含量增幅显著;中、低密度(2 m×4 m、3 m×4 m)试验林土壤速效K含量降幅显著;其它养分指标无明显变化规律。

摘要：同源重组是生物遗传变异的重要来源。受检测方法限制,高等植物同源重组发生及其产物——异源双链DNA(heteroduplex DNA, hDNA)鲜有报道。本研究采用构建抑制减数后分离群体检测同源重组产物hDNA的方法,以2个母本来源的基于抑制减数后分离获得的毛白杨(Populustomentosa)杂种三倍体群体为研究材料,利用筛选出的110个简单序列重复(Simple sequence repeat, SSR)分子标记开展毛白杨不同基因型个体间9条染色体上hDNA发生及其遗传变异研究。结果表明,2个毛白杨雌株hDNA发生频率介于8.5%~87.2%之间,且hDNA发生频率与距着丝粒距离呈正相关关系,但同一染色体平均hDNA发生频率与染色体长度无相关关系;绝大多数的染色体检测出1~3次重组事件,少数检测出4次重组事件,极少数检测到5次重组事件;不同毛白杨基因型个体间同一染色体上hDNA发生频率总体相差不大,而在一些特定SSR位点间hDNA发生频率存在较大差异;与青杨杂种‘哲引3号’杨(P. pseudo-simonii×P. nigra ‘Zheyin3#’)相比,检测到的同源重组次数及hDNA发生频率和发生位置均存在较大差异。本研究首次对2个基因型毛白杨同源重组发生特征及其变异进行了研究,为揭示高等植物同源重组特点、种间和种内同源重组差异等提供了重要见解。