转BpCCR1基因白桦生长适应性分析及优良株系选择

  目的  客观评估7年生转BpCCR1白桦在3个试验地点的生长适应性与稳定性,筛选优良转基因株系,为环境释放及生产性试验提供指导。  方法  以21个转BpCCR1白桦株系及1个野生型白桦株系（WT）为研究对象,测定其在帽儿山、石道河林场、生态实验林场3个试验地点的树高、胸径及材积生长,用AMMI模型分析参试株系与环境的互作效应、遗传稳定性和生长适应性。  结果  方差分析结果显示:树高生长在株系间、地点间以及株系与地点的交互作用上的差异达到极显著水平（P < 0.01）。以各试验点参试株系单株材积均值加上标准差为优良转基因株系选择标准,分别选择出各造林地点的最优株系。帽儿山试验点的入选优良株系是FC18、FC29和FC40,材积分别高于群体均值的72.99%、51.28%和64.39%;石道河林场的入选优良株系是FC7和FC33,材积分别高于群体均值的73.98%和81.51%;生态实验林场的入选优良株系是FC28和FC29,分别高于群体均值的69.89%和73.57%。采用AMMI模型对参试株系的树高性状进行稳定性评价,在帽儿山实验林场和生态实验林场生长稳定性较好的株系是:WT、FC11、FC16、FC19、FC28、FC29、FC30、FC31、C4;在石道河林场生长稳定性好的株系是:FC2、FC7、FC13、FC14、FC18、FC27、FC33、FC40、FC41、C6、C10、C17、C19。根据第一主成分分量IPC1及相对稳定性参数Dg值,对22个参试株系进行稳定性评价,结果显示:FC14、FC29、C19、FC27、FC41、WT、FC13、C4、C10、C6、FC16、FC7、FC28、FC40、C17、FC31、FC18属于高产稳产型株系;FC2、FC11、FC19、FC33属于高产非稳产型株系;FC30属于低产稳产型株系。  结论  转BpCCR1正义链及转反义链均能促进白桦树高生长,根据生长性状,选出17个株系作为在帽儿山林场、石道河林场及生态实验林场生长适应性好的高产株系。      

转BpCCR1正义链及反义链对7年生盆栽白桦木质素的影响及优良株系选择

目的肉桂酰辅酶还原酶（Cinnamoyl-CoA Reductase,CCR）是催化木质素合成特异途径中的第一个限速酶。通过测定转基因株系和野生型株系（WT）的木质素和单体含量,探究转BpCCR1基因正义链和反义链对白桦木质素含量的影响,进而筛选出转基因优良株系。方法以获得的7年生白桦转BpCCR1正、反义链株系为试验材料,采用PCR及qRT-PCR技术分别对目标基因的稳定性及表达量进行检测,采用改进的Klason法及液相色谱法分别对木质素含量及单体含量进行测定,采用硝酸－氯酸钾法和排水法分别对木纤维长和宽及基本密度进行测定,并调查树高及胸径,以此来分析转BpCCR1正、反义链对白桦上述性状的影响。结果PCR检测表明,5个转正义链株系及14个转反义链株系的目标基因均为阳性;qRT-PCR分析显示,BpCCR1基因不但在转正义链株系中上调表达,而且在转反义链株系中也呈上调表达。转正、反义链白桦株系木质素含量均增加,其中10个转反义链株系的Klason木质素和总木质素含量均值较野生型株系（WT）分别提高了7.46%和7.05%,木质素含量最高的FCR11株系较WT株系分别提高了12.26%和11.81%;转基因株系基本密度虽然有一定的变化,但无明显规律。转正义链株系的木纤维宽明显变小,5个株系均值较WT减少8.82%;而转反义链株系的木纤维长受到明显抑制,有11个株系与WT的差异达到了显著性水平（P < 0.05）,其均值较WT减少12.12%。转基因株系与WT的材积差异也达到显著性水平,有11个转反义链株系的材积大于WT,7个株系达到显著性水平（P < 0.05）,其平均材积生长量较WT提高77.1%。采用主成分分析法选择FCR2、FCR27和FCR33株系为优良株系。结论转BpCCR1正义链及反义链均提高白桦木质素含量,综合树高、胸径等6个性状筛选出3个优良转基因株系。      

帽儿山实验林场7年生转BpGH3.5白桦优良株系选择

以帽儿山实验林场营建的7年生转BpGH3.5基因白桦为材料,测定树高、胸径、材积等生长指标,同时结合造林保存率及干型通直度对参试株系进行评价。研究结果显示:参试株系间在树高、胸径及材积等性状的差异均达到了极显著水平(P0.01)。在树高方面,5 m或5 m以上转基因株系有12个株系,在胸径生长方面,大于群体均值的有20个转基因株系,树高、胸径及材积生长量大于群体均值的株系中转BpGH3.5反义链株系占85%以上,采用主成分分析法,根据Y值选出的11个优良株系也都是转BpGH3.5反义链白桦,表明BpGH3.5反义链导入白桦基因组后,通过干扰BpGH3.5的表达量,释放更多游离IAA进而提高白桦生长量。根据树干通直度及造林保存率选出树干通直、生长快的9个优良株系,入选株系的材积均值较群体均值提高53.33%,遗传增益为40.85%,这些入选株系是后续进行转BpGH3.5基因白桦环境释放试验的首选材料。     

白桦优良家系及单株配合选择

对东北林业大学帽儿山试验林场10年生白桦216个半同胞子代家系测定林的胸径、树高、材积和纤维素含量性状进行了测定和分析, 结果表明:家系间树高、材积和纤维素含量差异极显著,胸径差异显著.综合育种值评分法、性状表现水平分析法和独立淘汰水平评选法选择结果,选出20个优良家系,其树高、胸径、材积和纤维素含量平均增加23.83%、22.46%、62.04%和16.15%,遗传增益分别为12.32%、8.74%、35.21%和14.9%.从优良家系内选择80株优良单株,其树高、胸径、材积和纤维素含量平均增加36.83%、40.6%、108.61%和25.65%,预期遗传增益分别为15.55%、10.91%、39.9%和18.59%,这些优良单株可作为营建白桦高世代种子园的备选材料.     

过表达转OsILP基因水稻株系的构建

采用RT-PCR和TA克隆技术,从水稻品种日本晴中扩增出类整合素候选基因(integrin-like protein,ILP)OsILP的cDNA片段。经测序鉴定,克隆获得的目的片段长为1 167 bp,包含完整的CDS,编码388个氨基酸,预测分子量43 ku。进而将该片段连接至表达载体pTCK303中,通过PCR鉴定与酶切验证,结果表明成功构建了pTCK303-OsILP过表达载体。并将表达载体质粒转化为农杆菌EHA105,再通过农杆菌介导将其导入水稻日本晴的愈伤中,经遗传转化,阳性鉴定,获得了过表达转OsILP基因水稻株系。     

转betA基因小黑杨生长及适应性

为了选出速生耐盐的转betA基因小黑杨优良株系,以盐碱地营建的13年生转betA基因小黑杨试验林为材料,开展生长适应性分析,结合5年生时该试验林优良株系选择结果,对早期评价进行验证。结果显示:参试株系树高、胸径、材积生长及保存率等性状在株系间的差异均达到极显著水平(P<0.01),综合评价选出T01、T06和T08株系为优良株系,其中T01株系的树高、胸径和材积均值分别为11.03 m、11.76 cm和0.055 m3,较对照株系分别高16.42%、14.81%和48.67%。该试验林本次选择结果与5年生时的选择结果一致,说明转betA小黑杨在造林试验初期进行优良株系选择也准确可靠。参试株系分子检测显示,外源betA基因仍稳定整合于转betA小黑杨的基因组中,并且能够正常表达。入选的T01、T06和T08株系为生长量大、耐盐性强的优良株系,这些入选株系为后续转betA小黑杨的环境释放及生产性试验提供指导。     

转BpGLK1基因白桦叶色变异规律及生长特性分析

通过开展转BpGLK1基因白桦叶色变异规律研究,探讨BpGLK1干扰表达株系叶绿素含量的降低对生长的影响。以2年生3个BpGLK1过表达株系(OE1～3)、7个干扰表达株系(RE1～7)为试材,采用PCR及qRT-PCR技术对目标基因进行分子检测,同时测定其叶色参数和叶绿素相对含量的时序变化规律,分析转基因白桦的生长特性。结果表明:2年生的转BpGLK1基因白桦中,导入的目标基因仍整合于转基因株系的基因组中,且BpGLK1干扰表达株系中BpGLK1显著下调,BpGLK1基因的低表达对2年生苗高生长无影响,7个干扰表达株系中有6个株系在整个生长期叶绿素含量低于WT株系,叶色亮度及黄色程度高于WT株系,其中RE1、 RE7株系上述性状均优于其他株系,是后续城市园林绿化应用推广的首选株系。     

转BpGLK1基因白桦叶色变异规律及生长特性分析

通过开展转BpGLK1基因白桦叶色变异规律研究,探讨BpGLK1干扰表达株系叶绿素含量的降低对生长的影响.以2年生3个BpGLK1过表达株系(OE1～3)、7个干扰表达株系(RE1～7)为试材,采用PCR及qRT-PCR技术对目标基因进行分子检测,同时测定其叶色参数和叶绿素相对含量的时序变化规律,分析转基因白桦的生长特性.结果 表明:2年生的转BpGLK1基因白桦中,导入的目标基因仍整合于转基因株系的基因组中,且BpGLK1干扰表达株系中BpGLK1显著下调,BpGLK1基因的低表达对2年生苗高生长无影响,7个干扰表达株系中有6个株系在整个生长期叶绿素含量低于WT株系,叶色亮度及黄色程度高于WT株系,其中RE1、RE7株系上述性状均优于其他株系,是后续城市园林绿化应用推广的首选株系.     

转BpCHS基因过量表达白桦叶片和韧皮部色素含量及植株表型分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是类黄酮类物质生物合成途径中的关键酶,该酶不仅在植物花色及叶色形成中起决定作用,同时还参与植物的多种生理生化过程。为了揭示白桦查耳酮合酶的功能,试验以白桦成熟合子胚为受体,以35S启动子驱动的BpCHS3为载体,采用农杆菌介导法开展转BpCHS3基因研究,利用含50 mg/L Hyg的培养基进行抗性筛选转基因株系,同时结合目标基因的PCR验证,试验获得转BpCHS3白桦15个阳性株系,分子检测证明,目标基因整合到白桦基因组中,BpCHS3能在转基因白桦中过量表达。2年生转基因白桦生长及表型观察发现,转基因白桦与WT株系的苗高及地径差异不显著,而侧枝数显著高于WT株系(P0.01);转基因白桦叶片呈现浅绿色、茎杆为浅黄绿色,光合色素及花青素质量分数测定显示,叶片组织中转基因白桦的叶绿素、类胡萝卜素及花青素质量分数均显著低于WT株系(P0.01),花青素相对质量分数均值低于WT株系的45.99%;韧皮组织中转基因株系的光合色素质量分数均高于WT,花青素相对质量分数与WT株系差异不显著。转基因白桦中BpCHS1和BpCHS2家族基因表达特性分析发现,相对WT株系转基因白桦的BpCHS1和BpCHS2基因均呈下调表达(OE1株系除外),认为过量表达BpCH3白桦中发生了BpCH1和BpCH2的共抑制现象。     

转RSAG12-IPT基因苎麻株系光合性能研究

以转RSAG12-IPT基因苎麻T0代的株系及对照为材料,在大田环境下,在纤维成熟期测定其功能叶片的净光合速率和叶绿素含量.结果表明,部分转基因株系的净光合速率显著高于受体品系5041,其叶绿素组成成分的含量发生了变化,叶绿素总含量也显著高于对照.可见,导入RSAG12-IPT基因后,部分苎麻株系功能叶片的光合性能得到显著改善.     

白桦种源区划及优良种源的初步选择

以4个试验点7年生白桦种源试验林的树高、胸（地）径、保存率、采用方差分析及多点种源试验联合分析方法，进行差异显著性分析，结果表明：各试验点不同种源间生长性状、保存差异显著，种源与立地的交互作用达显著水平。用Tai法进行种源稳定性分析，得出栾川、黑河、帽儿山种源为稳定型种源。利用各种源的生长性状、保存率与各种源的地理气候因子做聚类分析，进行种源区划，初步划分为10个种源区。综合各种源的生长量和适应性，初步为4个试验点选择出各自的优良种源。     

白桦强化种子园优良家系选择

以白桦强化种子园内34个半同胞家系5年生子代为研究对象,分析其生长和材质性状,结果表明:树高、胸径、木材密度、纤维宽度、苯醇抽提物质量分数和综纤维素质量分数在家系间差异极显著,家系选择潜力较大,家系遗传力为0.60～0.97,且以综纤维素质量分数的家系遗传力最大(0.97).各性状的遗传变异系数以苯醇抽提物质量分数最大...     

小兴安岭地区白桦纸浆材优良家系选择

以59个白桦(Betula platyphylla Suks.)自由授粉家系子代测定林为研究对象,对树高、胸径、纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比、苯醇抽提物含量和综纤维素含量7个性状进行了差异显著性分析和多重比较分析,运用选择指数法开展了白桦纸浆材优良家系选择,并对这些入选家系作了遗传增益估算.结果表明:这些性状在家系间差异达到极显著水平,各性状家系遗传力为0.52～0.92;遗传变异系数除树高(20.71%)较大外,其它性状皆小于5%.对7个性状进行了多重比较并绘制了散点图,发现选择的性状标准不同,选择出的优良家系也不尽相同.进一步运用等权重的指数选择方法综合选择出了7个生长和材性兼优的家系.入选家系各性状的遗传增益为0.24%～9.52%,生长性状的遗传增益大于材质性状的遗传增益.     

白桦BpCHS3转基因植株耐盐性分析

目的查耳酮合成酶（CHS）是黄酮类化合物生物合成途径中的关键酶,其高表达可以促进黄酮类化合物积累,增强植物抵抗盐碱、干旱等非生物胁迫的能力,开展转BpCHS3白桦耐盐性分析,为阐明该基因的功能提供参考。方法以前期获得的转BpCHS3白桦为试材,进行转基因白桦qRT-PCR及Northern Blot检测,同时测定了叶片中花青素质量分数。NaCl胁迫处理下,分别测定转BpCHS3白桦的盐害指数、叶绿素荧光参数及光合参数。采用qRT-PCR技术,测定转基因株系的类黄酮代谢途径中CHS下游5个关键酶基因以及BpCHS家族成员相对表达量。结果qRT-PCR及Northern Blot检测显示,导入的目标基因BpCHS3在mRNA水平能够表达。转基因白桦组培生根苗在0.3%NaCl胁迫第25天,对照（WT）株系盐害指数高达83%,而转基因白桦平均盐害指数仅为39%;白桦转基因盆栽苗在0.4%NaCl胁迫后,叶绿素荧光参数及光合参数测定显示,NaCl胁迫第9天多数转基因株系最大光化学效率（F_v/F_m）仍为正常值,而WT株系降至0.66,胁迫第9天时实际光化学效率（Φ_PSII）和光化学猝灭系数（qP）呈下降趋势,但WT株系的降幅高于转基因株系;NaCl胁迫6 d时,5个转基因株系的净光合速率（P_n）平均值仍高于WT的43.47%。认为盐胁迫下BpCHS3基因在白桦中的过量表达能够维持其较高的光电子传递活性,提高PSⅡ反应中心原初光能转换效率,同时也能维持较高的净光合效率。分别以转BpCHS3白桦cDNA为模板qRT-PCR分析显示,相对WT株系CHS下游的5个关键酶基因在转基因株系中均呈不同程度的上调表达,BpCHS家族成员中只有BpCHS3表达量显著上调,而 BpCHS1和BpCHS2均呈下调表达或与WT株系差异不显著。BpCHS3过表达株系花青素质量分数分析发现,转基因白桦叶片中花青素质量分数均显著低于WT株系,推测BpCHS3的过量表达,对另外2个CHS家族成员产生共抑制,且影响花青素的合成。结论转BpCHS3白桦的耐盐性提高,与花青素质量分数多少无关,BpCHS3的过表达可能促进其他黄酮类化合物的积累,从而增强白桦的耐盐能力。      

白桦优质速生纤维材家系的选择

对帽儿山10年生白桦种源试验林中的帽儿山、东方红和乌伊岭3个优良种源的30个家系进行调查研究.结果表明:不同家系在树高、胸径、材积和纤维素含量上均存在显著差异.对各性状进行遗传参数估算、主成分分析和不同的聚类分析,最终筛选出东方红14、帽儿山9和帽儿山14共3个纤维材优良家系,这3个家系纤维素质量分数的遗传增益分别为5.08%、4.35%和4.16%,材积遗传增益分别为23.96%、22.85%和21.55%.     

白桦组织培养研究进展

白桦是优良的造林和用材树种,其需求量一直居高不下,传统育苗方法已无法满足市场需求。为此,利用组织培养技术快速大量繁育白桦优质苗木是必不可少的育苗手段,同时也是白桦良种选育和保护的重要技术手段。本文就白桦生物学特性和国内外白桦组培研究现状进行了总结,并介绍了影响白桦组织培养效果的关键因素,以期为白桦组织培养提供参考。     

白桦变色菌的分离、纯化与筛选

基于白桦变色菌的存在以及白桦在自然干燥过程中易产生变色的特点,从微生物学的角度,着重进行了白桦变色菌的培养、分离与筛选。研究表明:白桦在自然干燥过程中易受到变色菌的侵染;通过木材接菌试验,筛选出了诱使白桦变色的菌种。     

白桦花粉的生命力

用荥光法研究了白桦不同无性系。同一无性系接穗的不同砧木及不同年龄间植株的花粉生命力差异,并用培养基法进行了白桦花粉人工萌发试验。通过比较荧光法与人工萌发法测定花粉生命力的效果,提出在实际工作中可用荧光法代替人工萌发来测定白桦花粉的生命力。     

白桦雄配子体的形成

１９９６年以３０－３５年生白桦的雄性序为材料，分期取样固定，利用ＯＬＹＭＰＵＳ显著镜进行观察。结果表明：６月底７初出现小孢子母细胞。接着进入和娄裂过程。７月底８月减数第一次分裂结束，随之减数第二次分裂开始。８月中旬分裂完毕。产生小孢子。