摘要：蒙古栎是中国北方常见乡土树种,具有极高的经济与生态价值。由于社会发展需要与蒙古栎自身特性问题,中国蒙古栎育种研究工作起步较晚,现主要集中于种源试验、优树选择、有性生殖、无性繁殖、分子育种等方面,其中无性繁殖与分子育种进展较为缓慢。本综述从以上几个方面对中国蒙古栎遗传改良工作进行系统性论述,以期为蒙古栎遗传改良研究工作提供借鉴。

摘要：【目的】以四倍体酸枣组培苗为材料,优化其组织培养体系并构建适宜的四倍体酸枣叶片离体再生体系,为该种质的保存、推广以及利用奠定基础。【方法】本研究以秋水仙素加倍获得的酸枣同源四倍体种质为材料,设计试验,利用组织培养技术探索了不同植物生长调节剂的种类、浓度对于四倍体酸枣的增殖、生根、不定芽再生的影响情况;并利用石蜡切片法对叶片不定芽再生过程进行了细胞学观察。【结果】(1)当四倍体酸枣以带顶芽的茎段作为外植体时,最佳增殖培养基为:1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L+TDZ 0.5 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂5.9 g/L,适宜生根培养基为:1/2MS+IBA 0.8 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂5.9 g/L。生根苗经炼苗后移栽至大田,成活率可达93.33%。(2)诱导四倍体酸枣叶片离体再生不定芽的最佳培养基为WPM+TDZ 1.0 mg/L+IBA 0.3 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂5.9 g/L,在该培养基上叶片可通过直接再生途径再生出不定芽。(3)再生不定芽主要起源于叶脉维管束周围的薄壁细胞,在预培养8~12 d时,分生细胞的分裂能力最强且未出现分化现象。【结论】本研究优化了四倍体酸枣组培体系,并成功建立了四倍体酸枣叶片离体再生体系,同时对叶片不定芽的再生过程进行组织学研究,为酸枣多倍体培养体系完善以及后续多倍体种质的利用奠定了基础。

摘要：单分子荧光检测技术是利用荧光基团对目的分子标记后,在单分子水平成像并追踪分子的构象变化、动力学特征以及分子之间相互作用的研究方法。相较于传统分子生物学和遗传学的研究手段,单分子检测技术可以对单个分子的动态和特性进行分析,特别是瞬时或偶发性的事件,从而更加深入地挖掘在群体测量中被掩盖的信息。该技术已广泛应用于动物细胞生物学的相关研究,极大地促进了生命科学中分子调控机制的研究。然而,单分子检测技术在植物研究中的应用还有待进一步开发。本文总结了近年来单分子荧光检测技术的发展,概述了其在植物学研究中的案例,并展望了新技术在植物学研究中的应用前景。

摘要：欧美杨细菌性溃疡病菌(Lonsdalea populi)是引起杨树溃疡病的主要病原菌,它可引起树干形成层的破坏和树皮的局部坏死。为挖掘其致病基因,本研究利用二代和三代测序技术对欧美杨细菌性溃疡病菌N-5-1进行了全基因组测序。结果表明:该病菌菌株染色体和质粒大小分别为3832567 bp和11289 bp,GC含量分别为55.42%和56.32%。通过对基因组的分析,共预测到3556个基因,在GO、KEGG和COG数据库分别注释到2348个、2785个和2374个基因。进一步利用Ⅲ型分泌系统数据库注释到501个编码分泌蛋白的基因,在病原互作数据库中注释到了427个病原与宿主互作的基因,其中13个为效应子基因。通过与Lonsdalea属的其他病原菌的基因组进一步比较发现,菌株Lonsdalea populi N-5-1的基因组与Lonsdalea iberica LMG 26264和Lonsdalea populi L2-3的基因组存在良好的共线性关系,且与Lonsdalea populi L2-3的亲缘关系更近。本研究为解析欧美杨细菌性溃疡病菌的基因组结构、功能及亲缘关系提供了科学基础,并为后续深入研究其致病基因及开展树木抗病分子育种提供了基因组信息和基因资源。

摘要：毛白杨‘LM50’具有速生、抗逆、不飞絮等优良特性,是木本植物进行遗传转化的理想材料。长期无性繁殖会导致优良性状衰退,在进行组织培养时,往往出现外植体不定芽分化和生根困难等问题。通过花药培养可以在较短时间内使毛白杨复幼,从而消除因外植体老化带来的负面影响,为转化研究提供理想的材料。与此同时,期望通过花药诱导创制单倍体植株,为基因组学研究和倍性育种提供材料。以山东冠县毛白杨基因库的‘LM50’为试验材料,对其花药发育时期与花芽形态的关系进行鉴定,选择单核靠边期的花药进行试验,探究了生长素和细胞分裂素在花药愈伤组织形成、不定芽分化及不定芽生根中的作用,建立了毛白杨花药离体再生体系,采用流式细胞仪和染色体压片计数法对诱导获得的再生植株进行了倍性鉴定。进一步利用花药培养再生植株的叶片建立了分化率高、生根率高的植物再生体系。小孢子发育时期与花芽外部形态特征对比表明,花芽长度为(1.98±0.06)cm,1/4花序露出芽鳞的花芽,此时小孢子大部分处于单核靠边期;选择处于此时期的花药诱导形成愈伤组织,愈伤组织诱导率最高的培养基为H+1.00 mg/L NAA+1.00 mg/L BA,诱导率约为28.89%;愈伤组织进一步分化为不定芽,最佳分化培养基为MS+0.05 mg/L NAA+0.50 mg/L BA,分化率约为22.23%;不定芽接种至生根培养基,最佳生根培养基为1/2 MS+0.30 mg/L IBA,生根率约为93.30%;利用流式细胞仪和染色体压片法对花药培养的27株再生植株进行倍性鉴定,鉴定植物均为二倍体;再生植株叶片分化成芽的最佳培养基为MS+0.10 mg/L TDZ+0.10 mg/L NAA+0.50 mg/L BA,分化率高达92.23%。该叶片分化产生的不定芽的生根培养基与愈伤组织诱导不定芽生根的培养基相同,生根率一致。研究获得了毛白杨‘LM50’花药诱导再生植株,并建立了再生植株的叶片培养体系,可用于该优良无性系的快速繁育和毛白杨的遗传转化研究,为毛白杨的分子设计育种奠定了基础。

摘要：【目的】探究杉木小孢子母细胞减数分裂过程与雄球花外部形态变化的关系,为进一步开展杉木生殖生物学研究提供参考。【方法】以杉木雄球花为材料,采用数码相机实地拍照、体视镜以及醋酸洋红染色压片法研究杉木小孢子母细胞减数分裂和雄球花生长发育的过程。【结果】杉木雄球花着生于新枝顶端,外部有芽鳞包裹。随着小孢子母细胞减数分裂进行,雄球花的芽鳞逐渐打开,小孢子叶的体积增大,逐渐伸长到芽鳞之外,最终将雄球花的芽鳞挤压脱落;而小孢子叶颜色和大小也有着明显的变化,颜色经过翠绿色、黄绿相间、黄褐色、并最终变成红褐色,其长度变化范围为3.278~5.229 mm,直径变化范围为2.626~3.868 mm。观察杉木减数分裂过程发现:小孢子母细胞染色体行为存在异常,如减数分裂中期Ⅰ的落后染色体,后期Ⅰ和后期Ⅱ染色体分裂不同步,以及在四分体时期观察到不均等分裂,如二分体、三分体。不同着生位置的雄球花发育具有不同步性;同一个雄球花的不同小孢子叶以及相同小孢子叶的小孢子母细胞减数分裂进程也不相同,整个减数分裂过程大约持续3 d。【结论】杉木小孢子母细胞减数分裂进程与雄球花外部形态及小孢子叶颜色和大小的变化密切相关,其减数分裂过程中存在染色体异常现象。

摘要：小胡杨是小叶杨和胡杨远缘杂交选育出的抗旱、耐盐碱优良品种,但是其硬枝扦插生根率低,限制了其大面积推广种植。构建小胡杨组培快繁体系既可实现良种快繁,又可为其持续遗传改良奠定基础。本研究以小胡杨无菌苗为材料,分别利用完全随机区组和单因素试验设计筛选出叶片不定芽再生及生根的适合培养基,并初步探索了再生植株的移栽条件。结果显示,小胡杨叶片不定芽再生的最佳培养基为MS+0.4 mg/L6-BA+0.4 mg/L KT+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂(pH=5.8~6.0),叶片分化率可达(97.61±4.12)%,平均每个外植体产生(1.80±0.66)个不定芽;最佳生根培养基为1/2MS+0.3 mg/L IBA+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂(pH=5.8~6.0),生根率可达(98.67±0.13)%,接种9 d就可生根,接种30 d后,平均根长达(7.27±0.41)cm,平均苗高为(6.44±0.07)cm,单株叶片数达(10.47±0.35)片;将生根培养30 d的再生植株移栽到草炭土∶珍珠岩∶蛭石=3∶1∶1混合的基质中,15 d后成活率可达83.33%。小胡杨组培快繁体系的建立,为实现其无性系大规模繁殖提供了技术支持,同时也为继续开展小胡杨双二倍体诱导奠定了基础。

摘要：OSCA(Hyperosmdality-gate calcium-permeable channels)是钙通透性阳离子通道蛋白,通过参与感知细胞外渗透势的变化,诱导Ca^(2+)浓度增加,调节渗透势,在高渗胁迫感应中发挥重要的作用。本研究从毛果杨基因组中鉴定得到16条OSCA基因序列并根据其在染色体上的分布将它们重新命名。基于系统发育树分析,将PtOSCAs基因分为4组,每一组中的OSCA基因都具有相似的基因结构。从杨树OSCA家族基因间鉴定到2个重复事件,分别为涉及3个基因的一个串联重复事件和涉及2个基因的一个片段重复事件,并且每一对基因的Ka/Ks值均在1以下,由此可见,进化中杨树OSCA家族基因存在纯化作用。通过分析PtOSCAs基因在低浓度以及高浓度盐胁迫下的表达情况,发现存在以下三类:第Ⅰ类,在低浓度及高浓度盐胁迫下表达量均出现上升;第Ⅱ类,在低浓度和高浓度盐胁迫下表达量均下降;第Ⅲ,在低浓度盐胁迫下表达量呈上升趋势,但是在高浓度盐胁迫下表达量呈下降趋势。此研究为PtOSCAs基因的功能分析和杨树的遗传改良提供了参考。

摘要：【目的】查尔酮合酶(CHS)是苯丙烷途径的限速酶之一,在植物次生代谢物的合成中起着重要的作用。本研究通过对栾树CHS基因进行克隆与生物信息学分析,以及分析栾树CHS基因表达与类黄酮合成的关系,期望为后续深入研究栾树类黄酮代谢途径其他相关基因、CHS基因家族以及锦叶栾呈色机制提供参考。【方法】以栾树叶片为材料,采用RTPCR技术进行查尔酮合酶基因的克隆并进行生物信息学分析;通过实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析CHS基因在栾树不同组织以及在5月、7月、9月的栾树和锦叶栾叶片中的表达模式;通过代谢组测定筛选出栾树与锦叶栾的类黄酮差异代谢物。【结果】克隆获得两个CHS基因的全长DNA,命名为KpCHS1和KpCHS2。其中KpCHS1序列全长为2492 bp,ORF为1173 bp,编码含有390个氨基酸的蛋白质;KpCHS2序列全长为1321 bp,ORF为1182 bp,编码含有393个氨基酸的蛋白质;进一步的序列比对和系统发育分析表明,KpCHS1和KpCHS2蛋白高度同源,具有四个CHS特异性保守基序和一个查尔酮合成酶活性位点;KpCHS1和KpCHS2在栾树根、茎、叶、种子中都普遍表达,其中,KpCHS2在种子中的表达量最高,KpCHS1在叶片中表达量高,而在根和茎中,两个基因的表达量相似且较低;表达模式分析显示,在栾树和锦叶栾叶片中,随着月份增加,KpCHS1的表达量呈现出下降的趋势,而KpCHS2表达量未表现出明显的规律。在7月份的叶片样本中,KpCHS1基因在锦叶栾中表达量显著高于栾树;代谢组结果显示,山奈酚-7-O-葡萄糖苷、7-羟基香豆素、槲皮素-3β-D-葡萄糖苷、以及类黄酮生物合成途径重要的中间产物山萘酚、柚皮苷等黄酮类物质在锦叶栾叶中含量显著升高。【结论】KpCHS1和KpCHS2属于栾树查尔酮合酶家族并且高度同源,但在系统进化树上分布在很远分支上,推测这两个蛋白在氨基酸活性催化功能上可能存在较大差异;KpCHS1和KpCHS2在根、茎、叶、种子中均有表达,且在叶和种子中较高。研究结果初步显示,KpCHS1基因与栾树类黄酮的生物合成高度相关。

摘要：【目的】在白皮松全基因组范围内开发大量特异性SNP分子标记,为白皮松关键基因定位、分子标记辅助选择和种质资源评价提供足够多的分子标记资源。【方法】本研究以5个群体的共52份白皮松资源为材料,选择火炬松基因组为参考基因组,利用特异性位点扩增片段测序技术(SLAF-seq),在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点,并过滤出一批高质量SNP位点用于白皮松不同群体的遗传多样性分析。【结果】通过序列对比分析,共获得23597049个SLAF标签,其中具多态性的SLAF标签有370659个,共开发得到1291290个白皮松群体SNP。在缺失率小于20%、次要等位基因频率(MAF)大于5%的条件下,对所有SNP位点进行过滤,共得到346840个高一致性的白皮松群体SNP,占SNP总量的26.9%,其中包含9个仅在北京鹫峰(JF)群体中存在变异的SNP位点、148个仅在陕西蓝田(LT)群体中存在变异的SNP位点、425个仅在甘肃麦积山(MJS)群体中存在变异的SNP位点、1466个仅在陕西午子山(WZS)群体中存在变异的SNP位点、4个仅在山西柏洼山(BWS)群体中存在变异的SNP位点。基于过滤后的346840个SNP分子标记在5个白皮松群体中进行的遗传多样性分析表明,白皮松不同群体间的遗传多样性存在显著差异,其中MJS和WZS群体的遗传多样性水平相对较高,JF群体的遗传多样性水平相对较低。【结论】研究结果表明,利用SLAF-seq技术可以实现全基因组范围内大量SNP标记位点的开发,且开发的SNP标记在白皮松不同群体中表现出较为丰富的遗传多态性,为白皮松种质资源鉴定、QTL定位、遗传连锁图谱构建以及重要性状的关联分析等研究奠定了基础,对今后白皮松种质资源保护和分子标记辅助选择育种具有重要意义。