锯材大花序桉生长和材性的综合指数选择

【目的】大花序桉是锯材培育的潜力树种,以锯材利用为选育目标,生产选择出生长和材质兼优的大花序桉种源和家系。【方法】以广西玉林市林科所9.5年生的大花序桉种源/家系试验林为研究材料,采用Smith-Hazel综合指数选择法对胸径(D)、树高(H)、单株材积(V)、生材密度(ρ_GD)、基本密度(ρ_BD)、抗弯弹性模量(E_MOE)、抗弯强度(σ_MOR)和顺纹抗压强度(σ_c)进行多性状综合选择。【结果】D、H、V、ρ_GD、ρ_BD、 E_MOE、σ_MOR和σ_c平均值分别为20.6 cm、20.0 m、0.307 m³、1.109 g/cm³、0.659 g/cm³、14.7 GPa、158.2 MPa和63.3 MPa。生长和材性性状种源间差异极显著,种源内家系间差异显著。生长性状间呈极显著的遗传正相关,生长性状与材性间呈负的遗传相关,材性性状间呈正的遗传相关。胸径对单株材积间接选择效率达174.3%,基本密度对其他材性性状的间接选择呈正向效应。多性状综合指数法选出较好的种源为南部近沿海种源。【结论】9.5年生的大花序桉木材力学性能跟家具用高级木材紫檀属的相似。大花序桉生长性状对材性性状间接选择效果不好,基本密度对其他材性性状的间接选择效果较好。多性状综合指数法可以选择出部分生长和材质兼优的家系。     

应用SNaPshot技术对桉树SNP的检测

【目的】SNaPshot是一种单核苷酸多态性(SNP)检测的多重分析技术,具有检测速度快、准确性高、成本低廉等特点。利用多重PCR技术,结合SNaPshot分型方法,在桉树中构建SNP复合分型检测体系,促进SNP技术在桉树遗传图谱构建和无性系鉴定的应用。【方法】利用桉树已有的EST序列设计引物,通过PCR产物直接测序进行SNP标记位点的开发,利用多重PCR技术和SNaPshot分型方法建立SNP复合分型检测体系,并在尾叶桉和细叶桉作图群体的两亲本和6个F₁子代,以及16个国内常用的桉树无性系中进行分型检测。【结果】共设计合成12对SNP引物,分为3组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)建立了SNP复合分型检测体系,SNP分型情况与测序结果一致。对桉树作图群体的两个亲本和6个F₁子代的分型结果进行统计,发现12个SNP标记在6个子代中均发生了分离; 对桉树无性系进行多态性的分析,期望杂合度(H_e)为0.11～0.51、观测杂合度(H_o)为0.11～0.56,多态性信息含量(PIC)为0.10～0.37,表现为中度或低度多态性。【结论】利用多重PCR和SNaPshot技术可以快速地对桉树进行基因分型,其结果准确可靠,可以用于桉树遗传图谱的构建以及桉树无性系的鉴定等方面研究。     

Idaho Rapidcycler PCR仪上用薄壁管进行RAPD扩增的程序优化

以地桉ＤＮＡ为材料,对Idaho Rapidcycler扩增仪上用薄壁管进行ＲＡＰＤ扩增的程序进行了优化研究,通过逐步对退火、延伸和变性的温度和时间及总的循环次数设置不同梯度和亚梯度,比较不同梯度和亚梯度的扩增结果,确定优化程序为：９３℃预变性１min;再４０次循环：９３℃变性２０s,38℃退火２１s, 7２℃延伸７min。该程序的扩增时间较短,具有较好的特异性和重复性。另外,薄壁管反应架在反应室的内位比同时扩增的外位效果差,扩增时只能利用外位。     

基于SSR标记构建宝巾花品种的分子指纹

【目的】针对宝巾花(Bougainvillea)品种繁多、同物异名和同名异物多有发生的现象,利用可靠的分子标记技术进行品种的有效分类。【方法】基于15个简单重复序列(SSR)位点,利用荧光标记的引物对131个宝巾花品种进行PCR扩增,扩增产物经毛细管电泳检测,分析品种多样性和遗传距离,并构建品种聚类图和指纹图谱。【结果】15个SSR位点共扩增出85个等位基因,平均每个位点的等位片段数5.60个,Shannon’s 信息指数、观测杂合度和期望杂合度的变化范围分别为0.38~1.53、0.11~0.94和0.16~0.73,平均值分别为1.04、0.50和0.57,位点的多态性信息量介于0.15~0.69之间,平均0.51。宝巾花品种的遗传距离为0.00~0.65,平均0.33;聚类分析表明,同一种的品种大多数聚在一类,但同一个种仍有品种未聚在一类或亚类,也有多个种的品种聚在一类;有多对品种存在同物异名或同名异物的现象;基于11个位点可有效鉴别131个品种,建立了各品种的分子指纹图谱。【结论】对同物异名或同名异物的品种,需要进一步确认品种中文名或拉丁名;基于SSR标记的宝巾花品种的指纹图谱为宝巾花品种登记、注册和知识产权保护提供了可靠技术,也为品种鉴定提供了有效手段。     

基于EST-SSR标记鉴定猴耳环自由授粉的全同胞子代

【目的】猴耳环是重要的药用树种,具有较好的工业应用价值。利用EST-SSR标记对猴耳环自然群体1株母树的自由授粉子代进行父本鉴定,从而确定全同胞子代,为基于全同胞家系的后续研究提供材料基础。【方法】以自然群体中母树ELS31自由授粉产生的1 489株子代及该群体内挂果的38株候选父本为材料,利用15个EST-SSR标记检测子代多样性和标记多态性,基于最大似然法鉴定各子代的父本,母本父本均相同的子代即构成全同胞家系,并估算群体内花粉传播距离,检验各父本对应的全同胞家系的多样性,通过卡方检验判断标记是否合乎预期的孟德尔分离比。【结果】15个EST-SSR标记的引物(对)共扩增出89个等位片段。子代群体期望杂合度(H_e)为0.525,表明群体多样性为中等水平;基于自然群体18株无亲缘关系的单株估算的标记平均多态性信息量(PIC)为0.736,表明标记多态性高。在1 489株自由授粉的子代中,确定了857株子代(57.6%)的34株父本。子代数最多的10个父本产生的子代数为26~184株,其他24个父本仅共产生子代139株。未发现自交子代,表明猴耳环是异交物种,自交的可能性极低。对子代数量20株以上的10个父本对应的全同胞家系观测杂合度(H_o)为0.502~0.693,H_e为0.417~0.544,各家系均是H_o大于H_e,表明存在一定程度的杂合子过剩。花粉传播的范围为10.0~559.1 m,平均119.2 m,但主要传播距离在150 m以内。716株子代(83.5%)的父本(10株)与母树距离在150 m以内。距离最远的父本ELS01 (559.1 m)和ELS02 (552.2 m)分别仅产生了9和12株子代。15个标记在子代20株以上的部分或全部全同胞家系中均有不同程度的偏分离,平均每家系的偏分离标记数为8.6个;偏分离最严重的是标记ARCeSSR141,在父本ELS30的全同胞家系中卡方(χ²)值为164.55。【结论】基于15个EST-SSR标记鉴定了猴耳环自然群体1株母本的1 489株自由授粉子代的父本,获得了子代20株以上的10个父本的全同胞家系。这为后续遗传测定、遗传图谱构建和数量性状位点定位等研究提供了材料基础。     

中大径材尾细桉杂种无性系选择研究

【目的】研究桉树无性系的遗传变异,选育适用于中大径材培育的桉树优良无性系,作为后续良种选育的基础。【方法】以12年生尾细桉(Eucalyptus urophylla × E. tereticornis)杂种无性系试验林的154个无性系为研究材料,结合12年间调查的生长性状和8年生时测定的材性性状,进行方差分析、相关性分析及遗传参数估算等,最后采用主成分分析法进行多性状综合选择。【结果】不同无性系间的生长和材性性状差异均达显著水平,即通过选择可提升培育尾细桉成优质大径材的潜力。中大径材尾细桉无性系开展早期选择的时间在4.5~6.5 a最适,生长性状对基本密度的间接选择效果均为正向,以树高最佳。各性状的无性系重复力为56.28%~85.34%,单株重复力为24.35%~59.27%,无性系重复力均大于单株重复力,各性状受较高的遗传调控,遗传稳定性高。定选的10个优良无性系的生长性状遗传增益为14.64%~73.89%。【结论】所选12年生尾细桉杂种无性系满足桉树中径材培育要求,具有培育成大径材的潜力。     

林木分子育种研究的基因组学信息资源述评

分子育种是指利用与性状相关的DNA标记进行选育,也称标记辅助选择或标记辅助育种,广义上还包括基因工程育种和基因组学辅助育种。林木分子育种为早期选择和加速育种提供了极具潜力的高效手段。笔者对林木分子育种研究的基因组学信息资源进行了进展综述和前景展望。近30年来,林木分子标记技术从早期的低通量方法发展到目前基于微阵列芯片和新一代测序的高通量技术,如测序分型、转录组测序、重测序、扩增子测序和外显子组测序等,并广泛用于连锁作图、关联分析和基因组选择等林木性状相关的DNA变异检测研究。随着2006年毛果杨基因组序列的发表,已有50余个树种完成了基因组测序。基于连锁作图和关联研究检测了林木10余个属生长、材性和抗逆及非木质产品品质等性状相关的大量基因组位点,主要趋势表现为：① 表型广泛,涵盖经济性状、生理指标和代谢成分等;②标记数量成千上万甚至上百万,覆盖全基因组;③转录组和降解组等多组学的分子变异开始应用;④ 利用大群体以提高位点检测的精度;⑤ 重视环境的影响,大田试验设置多个地点,解析QTL与环境、年份的互作效应;⑥ 结合参考基因组序列和/或转录组差异表达基因进一步挖掘性状相关的候选基因,建立了桉属、松属和云杉属等主要造林树种的基因组选择模型。此外,积累了泛基因组、相关软件和算法、功能基因、基因组编辑技术及网站和数据库等其他信息资源。林木分子育种面临的挑战主要包括：① 如何获得稳定性好的性状相关基因组位点和基因组选择（GS）模型;② 缺乏自动化、无损和高通量的表型测定技术;③对大基因组的针叶树和一些多倍体树种,仍难获得高质量的基因组序列;④ 标记辅助选择增加了常规育种之外的费用,且存在不确定性;⑤多数树种的加速育种仍较困难。后基因组时代的林木分子育种将有效结合到常规育种程序中,显著促进遗传增益的提高。     

尾叶桉和细叶桉无性系的RAPD指纹图谱构建

利用ＲＡＰＤ分子标记技术对来自９个起源地点的尾叶桉（ＥｕｃａｌｙｐｔｕｓｕｒｏｐｈｌａＳ．Ｔ．Ｂｌａｋｅ）和细叶桉（Ｅ．ｔｅｒｅｔｉｃｏｒｎｉｓＳｍｉｔｈ）共２２个无性系的研究表明,１３个引物共扩增出１１０个位点,多态性位点９１个,在起源地点间差异显著的多态性位点２５个,各无性系有其特异的ＲＡＰＤ扩增谱带。利用多态性位点的数据矩阵,计算了各无性系间的遗传距离,并构建了无性系间的遗传关系聚类图。     

Idaho Rapidcycler PCR仪上用薄壁管进行RAPD扩增的程序优化

以尾叶桉DNA为材料,对IdahoRapidcycler扩增仪上用薄壁管进行RAPD扩增的程序进行了优化研究。通过逐步对退火、延伸和变性的温度和时间及总的循环次数设置不同梯度和亚梯度,比较不同梯度和亚梯度的扩增结果,确定优化程序为:93℃预变性1min;再40次循环:93℃变性20s,38℃退火21s,72℃延伸1min;最后72℃延伸7min。该程序的扩增时间较短,具有较好的特异性和重复性。另外,薄壁管反应架在反应室的内位比同时扩增的外位效果差,扩增时只能利用外位。     

桉属种间杂种生长和抗青枯病的联合选择

为了培育速生、抗病的桉树杂种,通过苗期病原菌接种和大田试验,对以尾叶桉作母本、细叶桉等8个树种作父本的81个桉树种间杂种进行了生长和抗青枯病的联合选择研究.结果表明:尾叶桉与不同父本树种间杂种的存活率介于44.4%(尾叶桉×柳桉)～74.3%(尾叶桉×赤桉);树高、胸径和材积3个生长性状在父本树种间差异不显著,父本树种内杂种间差异达0.05或0.01显著水平;抗病指数在父本树种间和父本树种内杂种间差异均达0.01显著水平;经选择,评选出13个速生、抗病的桉树种间杂种,平均材积为对照(母本尾叶桉的自由授粉家系)的101.58%～212.65%,平均抗病指数为对照的123.08%～184.60%.