鹅掌楸属(Liriodendron)杂交育种回顾与展望

对我国鹅掌楸杂交育种工作进行了回顾与总结。自已故叶培忠教授开创该树种杂交育种工作以来40a的历程，概括地分为3个阶段：杂交可配性与杂种优势探索阶段，杂交后代试种及其生长适应性测定阶段，杂交育种工作全面发展阶段。关于杂交育种工作的主要进展则包括了解和掌握了鹅掌楸属种间杂交可配性、杂交胚胎学、杂交授粉生物学与杂交技术；揭示了杂交种生长优势的形成原因；选出一批优良杂交后代家系与无性系；总结出无性繁殖的技术；初步建立了推广示范点，探索了科研与开发的途径。最后对今后的工作进行了展望性的讨论。     

杂交鹅掌楸体胚发生过程的起源及发育过程

以杂交鹅掌楸体细胞胚为材料,利用细胞学技术研究杂交鹅掌楸体细胞胚的起源及发育过程。结果表明:以杂交鹅掌楸未成熟胚为材料,比较容易形成胚性愈伤组织,胚性愈伤组织细胞结构致密、胚性细胞小、直径相等、细胞质浓厚,细胞内大量积累淀粉等物质,胚性愈伤组织表面的一些核质比大的单细胞发育成单细胞原胚,单细胞原胚有厚壁包围,呈生理隔离状态,后经过细胞分裂建立极性,细胞分裂经过球形胚、心形胚、鱼雷胚最后发育有茎段、根端及V形维管束系统的成熟子叶胚。     

杂交鹅掌楸体细胞胚胎发生的扫描电镜观察

利用电子扫描显微镜(SEM)对杂交鹅掌楸体细胞胚胎发生发育途径进行观察研究。结果表明,非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织在表面结构上存在着明显的差异。胚性愈伤组织细胞体积较小,大小均一,多以细胞团形式存在,呈球形;非胚性愈伤组织细胞体积较大,不易成团,细胞之间孔隙较多。胚性细胞迅速增殖,其中一些细胞形成体胚的原始细胞,依次经历球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚发育成完整植株,在体胚发育过程当中保持较好的同步性和独立性。杂交鹅掌楸组织培养产生的胚状体具有明显的两极性和相对的独立性,体细胞胚尤其是成熟体胚与愈伤组织结合较松,易自行脱落。     

不同活性炭对杂交鹅掌楸体胚发生的影响

活性炭在体胚发生过程中能够促进细胞的生长及发育。为进一步提高杂交鹅掌楸体胚发生效率,以两个基因型的杂交鹅掌楸愈伤组织为材料,在培养过程中添加磷酸碳、针剂碳和Sigma公司活性炭,通过统计体胚总数及子叶胚数量,测定培养基的pH和渗透压,分析活性炭的吸附性能等,以筛选适合杂交鹅掌楸体胚发生的活性炭类型,并探索不同活性炭影响杂交鹅掌楸体胚发生效率差异的原因。研究结果表明:针剂碳、磷酸碳处理下诱导获得的杂交鹅掌楸体胚总数和子叶胚数显著高于Sigma公司活性炭,且针剂碳的效果最佳。针剂碳的吸附性能适中,添加针剂碳的培养基高压灭菌后其pH和渗透压也适中,说明活性炭的吸附性能会影响培养基的pH和渗透压,从而影响杂交鹅掌楸的体胚发生。     

杂交鹅掌楸的无性繁殖

杂交鹅掌楸属无性繁殖相对困难的树种。为了最大限度地获取杂种优势,加快杂交鹅掌楸苗木繁殖速度,在查阅相关文献基础上,针对杂交鹅掌楸扦插、嫁接和组织培养的研究现状及存在的问题,根据笔者多年从事杂交鹅掌楸扦插繁殖的经验,重点介绍了从插床准备、穗条制备、扦插到扦插苗移栽整个扦插繁殖过程相关的技术要点,并提出了杂交鹅掌楸无性繁殖领域今后需研究的内容。认为正确处理好扦插、嫁接和组培过程中的每个环节,可有效提高杂交鹅掌楸的无性繁殖成功率。     

茉莉酸甲酯对杂交鹅掌楸体胚发育的影响

【目的】探讨作为植物生长调节剂的茉莉酸甲酯(MeJA)对杂交鹅掌楸体胚发育的影响,为进一步提高杂交鹅掌楸体胚发生效率奠定基础。【方法】在已建立的杂交鹅掌楸未成熟胚体细胞发生体系的基础上,选用杂交鹅掌楸3种基因型C138、233012、253010为材料,分别添加5种浓度的茉莉酸甲酯,测定杂交鹅掌楸在添加不同浓度茉莉酸甲酯条件下的体胚发生率、成熟率、畸形胚发生率,以及再生植株率。【结果】在体胚诱导培养基中添加不同浓度的MeJA可以显著影响杂交鹅掌楸体胚发生效率,且随着MeJA浓度的增加,体胚发生率和成熟率逐渐升高,畸形胚发生率逐渐降低,而当MeJA浓度超过一定值后,体胚发生率和成熟率呈现下降趋势,畸形胚发生率也逐渐升高。杂交鹅掌楸3种基因型体胚发生率和成熟率从高到低的次序为233012、C138、253010。脱落酸(ABA)能够增强MeJA的上述效应。在体胚苗的生长阶段,浓度逐渐升高的MeJA限制了根的生长,但ABA不能改变该效应。【结论】添加1 μmol/L MeJA和2 mg/L ABA时杂交鹅掌楸体胚诱导效果最佳,此时体胚发生率和体胚成熟率相对较高,体胚畸形率最低。     

鹅掌楸树叶和树皮提取物的抑菌活性研究

林源生物活性物质的研究和利用是森林资源利用的重要方面。为研究重要的药源植物鹅掌楸属植物树皮及树叶提取物的抑菌活性,用琼脂稀释法检测鹅掌楸属不同种间和种内树皮及叶片提取物对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌和粪链球菌的抑菌反应。结果表明:鹅掌楸属3个树种的树皮和树叶提取物对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌和粪链球菌有明显的抑菌效果; 树皮提取物对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌及粪链球菌的最低抑菌质量浓度(MIC)分别为5.12、0.64、0.64 和0.64 mg/mL; 树叶提取物的MIC分别为40.96、2.56、2.56和2.56 mg/mL。鹅掌楸属树种不同部位的提取物抑菌效果有明显差别,树皮提取物抑菌效果强于树叶提取物,但不同种间提取物的抑菌效果差异不显著。     

基于数据库技术的鹅掌楸属遗传改良决策系统

采用C/S模式的数据传送和处理方式,利用PowerBuilder 9.0和SQL SERVER 2000语言,应用模块化的数据库设计方法,建立了鹅掌楸属遗传与改良数据库,实现了鹅掌楸育 种的智能化决策系统。在鹅掌楸属遗传与改良数据库的框架下,描述了鹅掌楸种质资源的智能化管理和无性系利用的决策系统。 该系统实现了鹅掌楸属遗传与改良信息的动态管理 和适地适树进行鹅掌楸良种推广的智能决策,操作简便、界面友好,并具有良好的人机交互功能。     

北美鹅掌楸种源在福建省生长和材性的表现

利用包括5个北美鹅掌楸种源和15个马褂木种源的遗传试验林8年生测定材料,从生态适应性,侧枝形成分叉干特性,树主同和胸径生长,干形和木才密度等系统评价经楸南部种源在我国东南地区引种造林效果。研究发现,北美鹅掌很高,综合表现远不如乡土树种马褂木的一些优良种源,为达到引种成功,建议选择中等以上立地作为引种造林地,并加强根系发达的优质苗木培育和幼年抚育,笔认为引种北美鹅掌楸的目的在于丰中间杂交的育种资源,而不在于丰富本地区的造林树种,在5个北美鹅掌楸参试种源中,来自校内陆的Missouri种源的表现最好,可将之作为种间杂交育种的亲本种群。     

“鹅掌楸种间杂交育种与杂种优势产业化开发利用”获国家科技进步二等奖

由南京林业大学施季森教授、王章荣教授、季孔庶教授等完成的“鹅掌楸种间杂交育种与杂种优势产业化开发利用”研究项目，2005年获国家科技进步二等奖。该项研究针对鹅掌楸遗传资源濒危现状，根据地理上远距离植物种间杂交可能产生杂种优势的理论，首次揭示了地理隔离的鹅掌楸属两个物种问不仅具有良好的可配性，而且创造了具有十分显著的杂种优势的鹅掌楸新种；揭示了杂交鹅掌楸杂种优势形成的生理生态和生理生化机理；通过种群生殖生态和种群生态学研究，揭示了鹅掌楸自交不亲和、雌雄异熟、缺乏传粉媒介、地理隔离等引发濒危鹅掌楸的主要生物学和生态学机制，提出了有效挽救濒危鹅掌愀的策略和技术，创造了可靠的开放式杂交授粉技术。     

Fossil embryos from the Middle and Late Cambrian period of Hunan, south China

Comparative embryology is integral to uncovering the pattern and process of metazoan phylogeny, but it relies on the assumption that life histories of living taxa are representative of their antecedents. Fossil embryos provide a crucial test of this assumption and, potentially, insight into the evolution of development, but because discoveries so far lack phylogenetic constraint, their significance is moot. Here we describe a collection of embryos from the Middle and Late Cambrian period (500 million years ago) of Hunan, south China, that preserves stages of development from cleavage to the pre-hatching embryo of a direct-developing animal comparable to living Scalidophora (phyla Priapulida, Kinorhyncha, Loricifera). The latest-stage embryos show affinity to the Lower Cambrian embryo Markuelia, whose life-history strategy contrasts both with the primitive condition inferred for metazoan phyla and with many proposed hypotheses of affinity, all of which prescribe indirect development. Phylogenetic tests based on these embryological data suggest a stem Scalidophora affinity. These discoveries corroborate, rather than contradict, the predictions of comparative embryology, providing direct historical support for the view that the life-history strategies of living taxa are representative of their stem lineages.     

鹅掌楸不同交配组合种子活力变异

研究了27个鹅掌楸交配组合种子饱满度、生活力、发芽力等性状的变异.结果表明：中国鹅掌楸、北美鹅掌楸、杂种鹅掌楸平均种子饱满度、平均种子生活力分别为9.00%、5.11%,17.57%、10.76%和29.44%、16.95%.鹅掌楸种子活力种间差异明显,变异趋势为：杂种鹅掌楸＞北美鹅掌楸＞中国鹅掌楸;同时,同一种源不同个体间种子活力差异明显;不同交配类型种子活力差异显著,控制授粉明显优于自由授粉.     

杂交燕麦(Avena nuda × Avena sativa)的胚胎学研究

研究了裸燕麦和皮燕麦杂交种的胚胎学,结果概括如下：１）花药具四个花粉囊,药壁由四层细胞组成．药室内壁发育为纤维状加厚．中层短命,具腺质绒毡层．伴随着小孢子母细胞的连续型分裂,形成两侧对称型的小孢子四分体．成熟花粉３－细胞型．花粉释放时常出现不孕花粉,一般而论这种现象与无融合生殖有关;２）胚珠倒生,双珠被,厚珠心,珠孔由内珠被组成．孢原细胞直接起大孢子母细胞功能．大孢子母细胞孢质分裂形成直线型的大孢子四分体．合点端大孢子发育为蓼型胚囊,助细胞为镰刀形,它们在极核融合前已退化一个．三个反足细胞分化很早,一般在胚囊发育早期即分化为一群细胞．随后,它们侵入合点端的珠心组织,并且吸收珠心的营养物质,再供胚囊发育之用;３）观察到有无融合生殖现象发生;４）核型胚乳,待大量游离核形成后才形成细胞壁．胚乳边缘的细胞层具次生形成层习性,最后形成种子的糊粉层;５）胚胎发生属紫苑型．多胚现象常有发生     

早熟蟠桃的胚培养

为克服早熟蟠桃品种胚发育不成熟导致的杂种出苗率低的问题,实验采用胚培养技术挽救杂种胚,以美国红蟠作母本,贵妃红、早露蟠和英勒尔作父本,配置杂交组合,果实商品成熟期采集杂种胚,经过60d的低温层积（层积）处理,灭菌后接种在添加不同浓度激素的—玛培养基上进行胚培养。结果表明：配方MS＋2mg/L6-BA＋1mg／L IBA有利于蟠桃杂种胚芽的生长分化;配方MS＋1mg／L 6-BA＋1mg／L IBA有利于蟠桃杂种胚培苗多丛芽诱导增值生长。     

四川无融合水稻（SAR—1）研究

四川无融合水稻(SAR-1)是1988年春在南繁育种材料中首次发现的新种质.该材料花粉高度不育,能大量单性结实.其基因不仅能世代相传,而且可通过杂交转移到其他材料上.经细胞胚胎学研究表明:SAR-1具孤雌生殖特性,还可能具有不定胚发生途径.SAR-1的极核未经受精,能自发形成胚乳.     

Motic显微数码互动实验室在组织胚胎学实验教学中的应用

目的：总结一学期以来组织胚胎学数码互动实验室的实践经验,探讨数码互动实验室在教学实践中的作用。方法：对一学期以来数码互动实验室使用过程中其所显示的优势及暴露的问题进行总结,并提出可能的解决办法。结果：数码互动教学既可提高教学效率、教学监控能力、有利于师生的互动,又可促进实验考试方式的改革。结论：组织学与胚胎学实验教学是组织胚胎学教学工作的一个重要环节,科学的教学手段对于提高教学效果至关重要。     

杂交马褂木的新名称——亚美马褂木

长期以来杂交马褂木一直缺乏一个有效的双名名称,常用冗长的杂交公式来表达,即Lirio-dendron chinense(Hemsl.)Sarg.×L.tulipifera L.。在科技报告或文献中常常将该杂交种附属在马褂木之后,没有把它作为一个种的等级来处理,实际上该杂交种是一个独立的物种,有其独特的形态学和生物学特性,已在中国广泛地栽培和应用。根据《国际植物命名法规》对杂种名称的命名规则,笔者对该杂交种的名称进行了新的订正,其新名称应为亚美马褂木(Liriodendron sino-americanum P.C.Yieh ex Shang et Z.R.Wang)。     

影响红豆杉生长的主要生态因子

红豆杉的生长受多种因子的影响,研究这些影响因子的作用对日益兴起的产业化栽培经济效益的实现、森林恢复和野生资源的保护意义重大。从红豆杉的品种、气候因子、海拔、地形和土壤、动物采食及人为因素等方面,综述了影响红豆杉生长的生态因子。温度、光照强度和降水是影响红豆杉生长和分布的3个主要气候因子,其中温度是影响种子萌发的关键因素。红豆杉在缓坡上比在陡坡上生长得好,喜欢酸性、肥沃的土壤。动物的采食对幼苗的生长影响很大,保育植物可以促进红豆杉种群的更新。红豆杉属植物普遍生长缓慢,南方红豆杉是生长最快的品种,经过优良种质的选育,可能成为生产紫杉烷类化合物的一个主要栽培种。还提出了今后几个相关的研究方向。