新疆额尔齐斯河流域杨属植物种间关系的SSR分析

[目的]为探讨额河杨和银灰杨天然杂种的起源机制,[方法]应用18对SSR标记,从分子水平上对新疆额尔齐斯河流域杨属植物的种间关系进行分析研究。[结果]表明:(1)SSR系统发育树将整个流域天然杨属植物分为两大类群,即黑杨派和青杨派为一类,白杨派为一类;(2)白杨派派内系统聚类图显示,银白杨、欧洲山杨、银灰杨三个树种均有较大的遗传分化,特别是杂种银灰杨似乎更大;(3)黑杨派和青杨派的UPGMA分类图显示,青杨派和黑杨派分属于2个分支,其中,青杨派内部分化相对简单,分为2支,均为典型的苦杨;黑杨派内部的分化较为复杂,可分为4类,包括典型的欧洲黑杨、额河杨和回交子代。[结论]杂种额河杨具有更多的欧洲黑杨的遗传成分,因此,将额河杨放到黑杨派是正确的。     

新疆额尔齐斯河流域苦杨与欧洲黑杨遗传多样性分析

应用SSR标记技术,对新疆额尔齐斯河流域河谷分布的苦杨(Populus laurifoli)和欧洲黑杨(Populus nigra)天然居群的遗传多样性和遗传分化进行了研究。结果显示:苦杨和欧洲黑杨的天然居群具有较高的遗传多样性,且苦杨明显高于欧洲黑杨。与苦杨居群相比,欧洲黑杨居群间基因流较高,居群间的遗传分化程度较小,变异主要源于居群内。苦杨和欧洲黑杨居群内的杂合度较高,各个居群的各项遗传参数都要小于物种水平。苦杨和欧洲黑杨均偏离Hardy-Weinberg平衡,表现为杂合子过量的现象。     

沙棘7个亚种与26个重要品种的遗传多样性

利用14个微卫星标记分析了沙棘Hippophae rhamnoides 7个亚种和26个大果沙棘品种的遗传多样性,采用系统发育树和贝叶斯聚类方法分析了这些个体的聚类情况。结果显示:中国沙棘H. rhamnoides subsp. sinensis和云南沙棘H. rhamnoides subsp. yunnanensis遗传多样性水平最高,高加索沙棘H. rhamnoides subsp. caucasica最低。系统发育树将所有个体聚为2个大支:亚洲分支和欧洲分支。大部分大果沙棘品种与亚洲的蒙古沙棘H. rhamnoides subsp. mongolica聚为1支,少量个体位于亚洲分支和欧洲分支之间。贝叶斯聚类分析将所有个体划分为3组或7组:分3组时,中国沙棘和云南沙棘为一组,蒙古沙棘和大部分大果沙棘品种为一组,溪生沙棘H. rhamnoides subsp. fluviatilis,高加索沙棘和海滨沙棘H. rhamnoides subsp. rhamnoides为一组;分7组时,除海滨沙棘由溪生沙棘组和高加索沙棘组共同构成外,其他亚种和大果沙棘品种各自为一组,并发现少量组间混合基因型。表明沙棘种下亚种间分化明显,亚洲和欧洲分布的沙棘亚种间的分化尤为明显;大果沙棘品种大部分源于蒙古沙棘亚种,个别品种可能为蒙古沙棘和欧洲沙棘亚种间的杂交后代。     

旱垂柳转录组测序及赤霉素在垂枝形成中的作用

垂枝作为特殊的林木形态结构,因形态优美在全世界被广泛用于绿化和园林景观而成为研究热点。国内外对垂枝植物的研究表明赤霉素在垂枝形成中起作用,但是垂枝形成的分子背景研究仍比较缺乏。本研究以旱垂柳(Salix matsudana var. pseudo-matsudana)的垂枝为研究对象,通过对旱垂柳在不同生长发育时期的叶片、茎尖和茎基部进行了转录组和数字表达谱测序研究,共获得71 474个Unigenes序列。将Unigenes与COG和KEEG数据库比对,与转录和信号转导机制相关的基因在旱垂柳中高度富集,最终确定8 359个差异表达的基因,其中427个基因与激素相关。进一步分析赤霉素相关基因得出,主要参与2条赤霉素合成途径,具有生物活性的GA4是合成途径中的主要产物,而且GA4在枝条中的含量显著高于GA1和GA3。参与赤霉素信号转导途径中的GID1B在旱垂柳中上调表达,以及在G1和G4生长期的表达量高于其他时期,而DELLA蛋白GAI在G2生长期以后下调表达,GID1B和GAI在旱垂柳的垂枝生长过程中可能起非常重要的作用。这些研究结果将有助于探索赤霉素在旱垂柳垂枝形成中的分子作用,可为林木形态的遗传改良提供基础理论依据。     

林木蛋白组学研究的若干进展

林木在维持生态系统平衡、提供物质能源等方面发挥着非常重要的作用, 其自身生长、发育、代谢具有一套复杂的机制。蛋白组学是当今生物学研究中揭示物质生命现象的重要手段。文中介绍了近年来蛋白组学技术方面如蛋白提取方法、分离技术和鉴定手段的一些动向, 并指出了研究中存在的问题; 结合国外研究成果, 分别对林木蛋白组学的几个主要研究方向(胁迫响应、木材形成、发育调控、病虫害防治)进行了论述; 对林木蛋白组学研究前景做出了展望。     

金沙江干热河谷主要造林树种干季光合与蒸腾作用区域效应分析

植物光合与水分生理特征是植物逆境适应能力评价的重要参考指标。文中研究探讨了金沙江干热河谷8个主要造林树种光合与蒸腾作用在河谷上段鹤庆县和中段元谋县的空间差异及干季转向干热季时的时序差异。结果表明:河谷上段与中段的地理变化对供试树种的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及水分利用效率(WUE)具有明显影响,但树种不同,影响程度具有明显区别;随河谷上段及中段的地理变化,供试树种Pn在3月干季发生的升降变化与5月干热季一致,具有一定的季节稳定性。在由3月干季转向5月干热季过程中,随着干热胁迫的持续与加深,绝大部分供试树种Pn、Tr在河谷上段与中段间的差异愈趋显著。     

叶绿体全基因组序列确定钻天柳在杨柳科中的系统发育位置

[目的]为解决濒危物种钻天柳在杨柳科中分类学位置的争议。[方法]本研究通过二代测序技术,从头测序、拼接得到钻天柳叶绿体基因组全序列,并与已发表的9种杨属植物和4种柳属植物的叶绿体基因组全序列进行比较,采用最大似然法、最大简约法和贝叶斯推断法分析了这些物种的系统发育关系。[结果]研究发现:钻天柳总基因组为155 661 bp,由长度为84 536 bp的长单拷贝(LSC)区域和16 215 bp的短单拷贝(SSC)区域,以及一对分隔开它们的27 455 bp的反向重复序列(IRS)组成。钻天柳叶绿体基因组总GC含量为36.68%,共有113个不同的基因,包括79个蛋白质编码基因,30个tRNA基因和4个rRNA基因,其中,有20个基因分布于反向重复区;在所有基因中,有14个基因包含1个内含子,3个基因(rps12、clpP、ycf3)内含有2个内含子;系统发育分析以100%的支持率将钻天柳与柳属黄花柳亚属的2个物种聚为一支,杨属的所有物种聚为另一支。[结论]本研究首次组装并注释了钻天柳叶绿体基因组全序列,并明确支持钻天柳并入柳属,而非单独成属,这将为钻天柳甚至杨柳科的系统进化研究提供重要参考。     

新疆额尔齐斯河流域白杨派植物居群遗传多样性分析

应用SSR标记技术,对新疆齐斯河流域河谷分布的白杨派树种银白杨、银灰杨和欧洲山杨天然居群的克隆结构、克隆多样性和遗传多样性进行研究。结果表明:欧洲山杨、银白杨和银灰杨均有很强的克隆繁殖特性。欧洲山杨、银白杨居群的克隆多样性均比较高,Simpson指数分别为0.987和0.983。与欧洲山杨相比较,银白杨居群具有较低的遗传多样性,Shannon信息指数分别为1.068 9和0.324 9,Nei多样性指数平均为0.505 6和0.211 2。欧洲山杨和银白杨居群间的遗传一致度均较高,变幅分别为0.778 1 0.954 4和0.975 1 0.994 6,反映出其超长距离的基因流特性,超强的基因流阻止了银白杨和欧洲山杨居群的遗传分化。研究发现,银白杨和欧洲山杨分别有95%和89.98%的遗传变异存在于居群内。     

基于沙棘转录组序列开发EST-SSR分子标记

[目的]本研究通过对蒙古沙棘"向阳"品种的转录组序列进行SSR引物开发,为沙棘亲本分析、遗传多样性和遗传育种等研究提供支持。[方法]利用已测得的转录组序列进行分析和筛选,整理具有SSR位点的序列,进行引物设计,随机挑选179条引物进行验证。[结果]得到具有SSR位点的EST序列17 383条,其中,单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸重复基元分别占62.77%、21.82%和13.77%;二核苷酸重复基元类型以AT和AG为主,三核苷酸重复基元类型以AAG、ATC和ATA为主。9 291条序列设计出扩增EST-SSR位点的引物,随机合成的179对引物中,142对扩增成功,选取其中92个位点的扩增产物上机检测,40个SSR位点(43.48%)呈现多态。对扩增稳定且峰图清晰的17个多态位点的进一步分析,得到蒙古沙棘天然群体在各位点的观测杂合度(HO)为0.083 0.875,期望杂合度(HE)为0.180 0.750。[结论]本研究开发出的EST-SSR标记,为后期进行沙棘属植物遗传多样性分析、遗传图谱构建及分子育种等研究提供了重要支持。     

干热河谷主要植被恢复树种干季光合光响应生理参数

探讨金沙江干热河谷元谋段13种野外生长树种在干季的光合光响应曲线特征参数,得出结论:1)以光合光响应曲线上光能利用效率的下降位点来界定植物表观光合速率随光强呈线性增长的弱光区域是科学可行的;2)分段函数对供试树种光合光响应曲线具有良好的拟合性能;3)弱光区域的界定与否对表观量子效率α和暗呼吸速率Rd均产生明显影响,而对光补偿点LCP、光饱和点LSP及最大表观光合速率Pmax等3个特征参数影响不明显;4)元谋干热河谷13个树种在干季3月的表观光合量子效率、暗呼吸速率、光补偿点、光饱和点、最大净光合速率大小范围分别为0.0207～0.0592μ molCO2·m-2s-1/μ molphotons·m-2s-1,-2.07～-0.31μ molCO2·m-2s-1,14～37μ molphotons·m-2s-1,1015～1648μ molphotons·m-2s-1,3.09～19.32μmolCO2·m-2s-1;5)最大净光合速率Pmax、表观量子效率α、饱和光能利用效率SLUE3者间的树种排序十分相似,这表明树种在弱光区域及饱和光强下的光能利用效率愈高,其最大净光合效率一般亦越高。