我国桉树遗传育种研究进展

桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)和伞房属(Corymbia)树种统称桉树,引入我国已有130余年的历史,是重要的工业用材林树种。我国桉树遗传育种研究始于20世纪60年代的种子园建设和70年代后期的种源试验,一些技术显著促进了其进程,主要有:①早期的种子园技术促进了无性繁殖困难树种的有性扩繁;②20世纪90年代兴起的扦插和组织培养技术推动了优良无性系选育与应用;③20世纪90年代末分子标记技术开启了我国桉树分子育种研究的新纪元;④21世纪初转基因技术为品种创制提供了崭新的手段;⑤刚尝试的基因组编辑技术展现了巨大的应用潜力。桉树育种策略和种质资源是其遗传育种研究的基础,已对一些树种制定了育种策略和育种计划,兼顾纯种内轮回选择和杂种无性系的选育,主要经济性状包括材积生长、木材密度、抗病虫和抗风等;累计已收集了近200个树种3 000余个家系的种质资源。我国桉树遗传育种研究已取得显著进展,主要包括:①几个主要树种的轮回选择和世代改良,仅尾叶桉(E. urophylla)进入了第3个世代;②杂交育种的成效显著,培育了目前仍主栽的DH32-29和DH33-27等优良杂种无性系;③无性系育种结合无性繁殖技术(尤其是组织培养)的研发,极大地推动了无性系林业的发展;④开发了多种分子标记,包括基于新一代测序技术的标记,并基于分子标记利用连锁作图和关联分析的方法,在尾叶桉等6个树种中检测了与生长、材性和/或抗逆等性状相关的基因组位点;⑤已对逆境响应、激素和木材形成等相关的功能基因进行了克隆和表达分析,一些功能基因显示了较好的育种应用潜力;⑥已优化遗传转化体系,获得了转基因植株,并尝试了基因组编辑的可行性。但是,我国桉树遗传育种研究仍面临诸多挑战,如基因型×环境互作的复杂性和高质量基因组/泛基因组的缺乏,种质资源流失,新无性系缺乏,尚待从头克隆和鉴定具有育种价值的优异基因,基因组选择实用性有待探索,遗传转化率需进一步提高等。桉树遗传育种研究对促进我国林业生产的意义是显著的,将有望在高世代改良、种质资源的长期评价、杂种优势的机制与利用、基因组选择的有效应用和转基因与基因组编辑技术等方面取得突破。     

马尾松松材线虫病抗性无性系的筛选和遗传多样性分析

【目的】 松材线虫病是松属致命性的世界检疫性森林病害。筛选和创新抗性遗传资源是马尾松抗松材线虫病育种的重要基础。松材线虫病重灾疫区自然淘汰存留下来的马尾松资源,可能是开展马尾松抗松材线虫病育种潜在的重要遗传基础,值得进一步深入挖掘、系统评价和开发利用。本研究通过对110个对松材线虫病具有抗性表型的无性系进行遗传多样性、生长性状测定和保存率调查,综合评价其在抗性育种中的潜在价值。【方法】 通过接种松材线虫对马尾松的1 201个初选无性系进行筛选,并对110个具有抗线虫表型的重选无性系进行遗传多样性RAPD和生长性状评价。从14对SCAR分子标记引物中筛选通用性强、多态性位点高的两组引物,用于MuPS(Multiplex-PCR of SCAR markers) 反应扩增和遗传多态性位点检测。基于79个MuPS唯一型无性系群体,采用Popgene 32软件估算的遗传多样性,结合生长量和存活率指标,评估该批遗传资源在马尾松抗性育种中的潜在价值。【结果】 初选的1 201个无性系(来自251个马尾松初选家系),经松材线虫接种筛选后,获得110个无性系(来自初选家系中的81个),由两组引物扩增得到92种MuPS分型。其中,有79个无性系为单一的MuPS分型所完全准确识别(占71.81%)。基于79个具单一MuPS分型的无性系群体遗传多样性分析表明,群体所有位点的平均有效等位基因数(N_e)为1.508 1个,Nei’s基因多样度(H)为0.302 3,Shannon多样性指数(I)为0.459 1。无性系体间遗传参数差异明显,N_e变幅为1.012 8~1.998 1,H变幅为0.012 6~0.499 5,I变幅为0.038 5~0.692 7。具有抗松材线虫病表型的110个马尾松无性系存活83个。保存无性系间其生长性状存在显著差异,树高、胸径和单株材积生长量变幅分别为4.6~10.7 m,6.7~21.7 cm和0.012 3~0.189 4 m³,生长量最大的休3-3号无性系立木材积(0.189 4m³)为最小的无性系广27-2的(0.012 3 m³)15倍以上。【结论】 马尾松1 201个初选无性系,经野外人工接种松材线虫的抗性筛选后,110个无性系表现出对松材线虫病有显著的抗性表型,占初选无性系的9.09%。这些经过抗性筛选的无性系在材积生长性状上达到了极显著差异水平。这意味着在抗性改良基础上,进行生长量改良的策略是可行的。与已有的天然和人工育种群体的遗传多样性参数相比,本研究虽然经初选和抗性复选淘汰了90%以上的无性系,仍保留了群体中较高的遗传多样性。综上,笔者认为这批初选资源经抗性筛选存留的遗传资源,在马尾松抗松材线虫病育种研究中具有明显的潜在价值。     

林木遗传育种研究进展

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。     

广西马尾松遗传改良的问题与对策

回顾广西马尾松（ＰｉｎｕｓｍａｓｓｏｎｉａｎａＬａｍｂ）育种的历史和现状,针对当前马尾松遗传改良中普遍遇到的问题,提出马尾松育近期和中长期育种措施,认为马尾松在近,中期的育种逐渐从传统的用林材林为主的转向以纸浆和脂用林为主,建议在育种策略上的相应的准备和转变。     

马尾松育种进程中的遗传增益与遗传多样性变化

【目的】通过对广西马尾松3次改良过程中的遗传多样性及改良增益进行分析,总结育种进程中的遗传多样性变化动态。分析通过育种群体结构设计、选择方法提高改良效果的可行性,为制定马尾松长期育种策略及良种发展战略提供理论参考。【方法】以广西马尾松天然群体及第1代、第1.5代、第2代育种群体为材料,采用SSR标记分析其遗传多样性,根据遗传测定结果估算历次改良所得遗传增益。【结果】广西马尾松的第1次改良过程,获得约32%材积增益,损失约14%的低频等位基因,Shannon多样性指数(I)没有发生变化,观测杂合度(H_o)约上升27%。第2次改良过程获得19.34%的遗传增益,损失了约16%的低频等位基因,Shannon指数(I)约下降了6%,观测杂合度(H_o)没有变化,近交系数约下降了20%。第3次遗传改良过程获得23.68%的遗传增益,损失约12%的低频等位基因,Shannon指数(I)下降约25%,观测杂合度(H_o)下降约20%,近交系数下降约47%。【结论】广西马尾松 3次改良均获得了较高的遗传增益,并有效降低了群体的近交程度,遗传多样性损失相对较少。由此说明,所用的选择策略可以有效兼顾遗传增益与遗传多样性。     

中国柳树遗传育种研究进展

柳树是我国重要的乡土树种,具有数量众多、分布广泛、变异丰富、生长迅速、易于繁殖等特点,可作为园林景观、速生用材、生态防护、生物质能源、生物修复、柳编工艺等多功能树种。柳树具有广泛而重要的生态与经济价值。近年来,我国柳树研究发展迅速,通过常规育种选育了一大批良种和新品种,在遗传学与基因组学方面也取得重大进展,在国际上处于领先地位。笔者从柳树的分类与分布、种质资源收集与保存、重要性状评价、遗传改良、分子遗传学等方面对近60年来我国柳树遗传育种的研究进展进行了系统总结,并分析了目前我国柳树遗传育种工作中存在的问题,展望了今后的重点研究方向,旨在进一步提高我国柳树遗传育种工作的水平,也为其他木本植物的遗传育种研究提供有益参考。     

马尾松桐棉种源优树子代遗传测定与选择

随着马尾松桐棉种源天然林大面积减少、选育程度提高以及遗传多样性减少,有必要开展马尾松桐棉种源优树子代生长性状遗传变异规律研究,筛选遗传品质优良的马尾松家系和单株,为马尾松桐棉种源天然种群的保护和遗传改良提供参考。本文以74个马尾松桐棉种源优树子代半同胞家系为材料,测定其胸径、树高等生长性状,进行遗传变异分析,并将主坐标降维分析与遗传增益分析相结合筛选优良家系与单株。结果表明,马尾松桐棉种源各生长性状(胸径、树高和单株材积)分化明显且家系间差异显著(P<0.05),家系遗传力由大到小依次为单株材积(0.224 5)、胸径(0.107 5)、树高(0.091 0)。采用主坐标分析筛选出8个优良家系,胸径、树高和单株材积的遗传增益分别为1.42%、0.71%、6.68%;从8个优良家系中筛选出23株优良单株,各性状遗传增益分别为5.50%、1.88%、29.15%,选择效果显著。综上,马尾松桐棉种源优树子代生长性状在家系间具有较大的选育潜力,选择出的优良家系和单株可为马尾松桐棉种源天然种群的保护和遗传改良提供极佳的种质资料。     

福建省马尾松群体和个体遗传变异的研究

<正>马尾松是福建省最重要的用材树种。本文对马尾松的群体和个体的遗传变异进行分析研究, 目的在于发掘当地树种的遗传资源,科学地制定马尾松的遗传改良程序,以及为当前林业生产中种子调拨和建立采种基地等工作提供依据。 1979年,共采集种子样本73份,包括全国不同产地、省内不同林分,同一林分不同家系和不同海拔高度的林分。1980年,于洋口,官庄林场作苗期比较。观测项目有种子大小,重量、发育程度、苗木高度,地径。封顶率和其它性状。根据试验结果,本文对各种变异类型做出了评价,并对福建省内马尾松的遗传改良程序提出初步意见。     

畜禽遗传育种领域生物技术发展现状及我国的对策

对现代生物技术在畜禽遗传育种领域内的发展与应用现状进行了综述，并针对我国基本国情提出了我国畜禽育种领域发展和应用现代生物技术的基本对策。     

甘肃省科技厅加大对动植物分子育种技术研发与转化的支持力度

本刊讯 20世纪90年代以来，动植物育种已进入生物技术与常规技术有机结合的第三次突破阶段，依靠现代分子育种技术，提高了定向育种的效率和水平，加速了我国种业技术升级。     

我国林木良种繁育基地建设发展形势及可持续发展策略

1964年,福建省洋口国有林场杉木 (Cunninghamia lanceolata) 种子园、广东省台山红岭湿地松(Pinus eliottii)种子园、黑龙江省林口县青山林场兴安落叶松(Larix gmelinii)、日本落叶松(L. olgensis)、樟子松(P. sylvestris var. mongolica)种子园的建立,标志着规模化树木改良和林木良种繁育基地建设在我国的开始。经过半个多世纪的发展,我国已建立:国家林木种质资源库99个;国家重点林木良种基地294个,生产林木种子1.7亿kg,苗木2 800多亿株;审定认定林木良种3 224个, 造林树种良种使用率提高到65%。其中,浙江省杉木无性系种子园第1代、1.5代、第2代的6年生子代测定结果表明材积遗传增益分别为16.97%、22.58%、26.42%;而种源种子园和双无性系种子园遗传增益更高,分别达到32.82%和37.93%。福建省第3代杉木无性系种子园材积遗传增益达76%。进入21世纪,我国对林木良种繁育基地建设的树种结构进行了调整。由于我国树种资源非常丰富(乔木树种就有2 000多种,其中不少树种具有特殊用途和特异性功能),我国良种繁育基地经营和树种改良方向更加多元化。除开展一般工业用材树种如松属(Pinus)、杉木属 (Cunninghamia)、落叶松属(Larix)等树种选育外,同时开展遗传改良的树种还包括:特殊用材树种如降香黄檀(Dalbergia odorifera)、楠木(Phoebe bournei)、水曲柳(Fraxinus mandahurica)等;抗逆性生态树种如梭梭(Haloxylon ammodensron)、沙棘(Hippophae rhamnoide)、胡杨(Populus euphratica)等; 园林景观树种如亚美马褂木(又称杂交马褂木或杂交鹅掌楸)(Liriodendron sino-americanum)、玉兰(Magnolia denudata)、金钱松(Pseudolarix amabilis)等; 油料香料树种如油茶(Camellia oleifera)、油桐 ( Vernicia fordii)、八角(Illicium verum )等;干果树种如山核桃(Carya cathayensis)、香榧(Torreya grandis)、枣子(Ziziphus jujuba)等;药用树种如杜仲(Eucommia ulmoides)、厚朴(Magnolia officinalis)、山茱萸(Cornus officinalis)等。笔者认为,我国林木良种繁育基地建设是实现我国林业现代化的一项基础性工程,是林木种子工程建设的重点内容,今后我国林木良种繁育基地建设可持续发展策略性措施包括下列6项内容:①稳定长期经济补贴投资机制,确保良种繁育基地长期正常运转;②加强行政管理监督,制定和修订技术标准、法规;③加强科学技术支撑力度,健全“三结合”协作机制;④制定长期良种基地规划和育种计划,确保基地建设长期持续前行;⑤成立良种基地管理指导委员会,建立科学决策机制;⑥定期举办良种基地与林木育种研讨班,商讨关键科学技术和经营管理重大问题。     

26年生马尾松初级种子园半同胞子代变异及家系选择

【目的】研究马尾松全轮伐期半同胞家系的遗传变异并进行选择评价,为马尾松高世代遗传改良提供可靠依据。【方法】对南宁市林业科学研究所26年生马尾松初级种子园169个半同胞家系子代测定林进行长期定位观测,分析了树高、胸径和材积3个性状的方差分析、遗传力分析和家系选择。 【结果】家系间树高、胸径、材积存在极显著差异,表明马尾松初级无性系种子园的半同胞家系间存在丰富的变异,改良潜力较大; 分别有2.96%和5.33%的家系材积生长量低于古蓬种源和武鸣种源,表明建园优树无性系具有较好的基因型; 树高、胸径和材积的家系遗传力分别为0.555、0.466和0.423,属中等至高等遗传力; 3个性状的单株遗传力分别为0.219、0.128和0.111,属低等遗传力; 家系遗传力和单株遗传力均表现为树高>胸径>材积,即树高具有较强遗传力。【结论】以家系材积均值和材积变异系数作为选择指标进行马尾松优良家系选择,其中37、98、107、113和137号5个家系入选,可作为优良家系进行推广应用。     

杉木第4代育种候选群体的12年生全同胞子代测定表现与选择

【目的】福建-南京林业大学合作的杉木多世代遗传改良计划,于2006年起陆续开展第4代育种候选群体的遗传资源创制、测定和评价。本研究旨在通过全同胞子代测定(第4代育种候选群体系列测定之一),为2016年启动的杉木第4代种子园营建技术研究和后续的生产性种子园建设提供优良亲本。【方法】 分别测定了杉木第4代候选群体中第2批1个12年生全同胞家系测定林1~12 a树高,4、5、 6、9和12 a的胸径,计算参试家系的单株平均材积;选取所有小区家系内的12年生的最优单株,采集胸高木芯样品测定木材基本密度和红心材比例。根据参试家系生长性状年度均值和变异系数评价家系生长性状稳定性;在方差分析基础上,估算遗传方差和遗传力;比较不同林龄、不同选择率以及早期选择对12年生时入选家系的准确率和材积遗传增益的影响。最后,以材积遗传增益为主要指标,兼顾材性性状,开展优良全同胞家系和家系内优良单株选择,预测入选家系和单株的遗传增益。【结果】 杉木第4代候选群体第2批62个全同胞子代测定结果表明,参试家系12 a平均树高、胸径、单株材积生长量、木材基本密度和红心材比例分别达到12.63 m、15.2 cm、0.136 8 m³、0.328 0 g/cm³和40.76%。参试家系所有性状的遗传方差均达到统计学极显著差异水平,候选群体中存在真实的遗传差异。家系树高、胸径和单株材积狭义遗传力分别为0.246、0.358和0.329,家系内最优单株树高、胸径及单株材积狭义遗传力分别为0.464、0.687、0.680。以12 a材积生长量性状为优选基准,兼顾木材基本密度和红心材比例,进行优良家系和家系内优良单株的综合选择,筛选出10个速生全同胞家系,其平均树高、胸径、单株材积、基本密度和红心材比例分别为13.34 m、17.0 cm、0.176 3 m³、0.320 2 g/cm³ 和40.76%。入选家系平均材积遗传增益幅度为6.14%~21.60%。中选的19个优良个体的材积生长量遗传增益幅度为58.62%~178.20%(平均为83.12%)。12年生最优家系木材基本密度达0.363 3 g/cm³,家系内最优单株木材基本密度最高达0.476 4 g/cm³。19个中选优良单株的材积平均遗传增益为83.12%,木材基本密度提高10%以上,红心材比例提高12.78%。这批材积生长量遗传增益突出,木材基本密度高,红心材比例高的优良家系和优良单株,不但是营建第4代种子园重要亲本来源,而且也是优良无性系培育和推广应用的重要遗传资源基础。本研究还对家系的树高、胸径和材积生长量稳定性、选择率对遗传增益的影响,以及家系材积生长量早晚相关及其早期选择年龄等进行了分析。结果表明,以材积为生长量的综合指标,家系选择率15%时,无论4、5还是6 a时的早期选择结果,与12 a选择入选家系的符合度与遗传增益均达到最高值。这说明杉木第4代遗传改良中,据4~6 a幼林的材积生长表现开展早期选择,不仅可行有效,还大幅度节约了时间,缩短了育种周期。【结论】 杉木第4代遗传改良的1个候选群体在生长发育和木材性能方面存在丰富的遗传变异。这些在材积生长量、基材密度和红心材比例等方面遗传增益较高的优良亲本和重选优良个体不仅是杉木第4代种子园建立的重要亲本来源,还是杉木优良无性系选择的重要遗传资源。     

果树分子育种研究进展

我国是果树产业第一大国,具有丰富的果树品种资源。随着市场需求和自然环境的变化,我国果树产业中出现了一些新问题和新需求亟待解决。深入研究和系统分析我国果树育种现状,并探讨未来发展方向十分必要。转基因技术、分子标记技术等分子育种技术具有周期短、效率高、定向育种精确度高等优点,将其应用于果树育种可以改良果品品质并增强产业竞争力,是现代果树改良育种研究的重要手段。结合我国果树产业现阶段存在的品种单一、品质下降、病虫害危害增加等实际问题,从改善果实色泽、果型、大小、风味、质地、香味、功能物质等果实品质相关性状,以及提高抗干旱、低温、高温等非生物胁迫和抗病虫害等生物胁迫能力出发,综述了现代分子生物学技术在果树育种中的应用进展、不足以及发展建议,认为我国果树分子育种应该以满足不同人群和不同用途需求为基础,培育多样化、个性化的品种;以优质绿色安全为发展方向,培育抗性好、适合省力化栽培的品种;要充分利用果树全基因组丰富的遗传信息资源,在基因组或系统水平上全面分析基因功能,以揭示果树生长发育、环境应答互作分子网络、代谢等分子机制,为果树定向育种奠定基础;同时应综合运用现代生物学等各种先进技术,提升育种效率,逐步缩短培育新品种的周期。     

福建省马尾松优树自由授粉子代及其亲本的初步评定

1980年,在福建省的7个地区47个县101个林分中,选出786株优树,采集自由授粉种子。在福建省洋口等六个林场建立子代测定林1000余亩。7年生时测量了树高等6个性状。根据树高值统计结果表明。大于遗传对照10％以上的家系有293个,占参试总数的49％,树高单株遗传力h_1~2=0.24,家系遗传力h_1~2=0.32;树高生长量的遗传分析表明,群体的变异量大于群体内个体的变异量,变异来源是多层次的。