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。     

林木生物技术育种未来10年若干科学问题展望

随着新一代基因组测序设备和技术的快速发展,林木生物技术育种也即将步入后基因组时代。笔者对未来10年林木生物技术育种可能面临的一些重要科学问题进行了梳理和思考;对林木基因组研究,木材产量和品质形成的遗传调控,林木干细胞生物学与林木生产力,林木基因工程育种,林木理想型育种,林木基因型与生物、非生物抗性互作等方面可能遇到的困难和机遇等问题进行了讨论。并对我国重要针阔叶模式树种的基因组研究,木材产量和品质育种,以及林木干细胞生物学等基础研究提出了建议。     

林木多倍体诱导研究的历史与现状

本文综述了林木多倍体诱导研究领域的历史与现状 在Dustin等人发现了秋水仙素在多倍体诱导上的巨大作用以后的 60多年中 ,研究人员运用秋水仙素处理诱导的方法获得了大量的植物人工多倍体 ,其中有一部分已被成功的用于农作物的育种与改良 在林木的人工多倍体中 ,阔叶树的多倍体表现要好于针叶树 ,它们经常表现出比其二倍体原种更好的生长特性和木材品质 随着多倍体诱导技术的日益成熟 ,多倍体育种将在林木改良领域展现出越来越多的应用潜力     

几种模式生物基因数目与长度的关系研究

分析了大肠杆菌、枯草杆菌、酵母、拟南芥基因组中基因数目随长度的分布,发现有明显的规律性,根据分布的特点用各种分布模型进行拟合比较,提出这类分布是Γ(α,β)分布的假设.     

混合有机胺与夹心型多酸构筑的超分子化合物的自组装及性能研究

利用两种混合有机胺配体,在水热条件下合成了一个基于夹心型多金属氧酸盐和混合柔性双咪唑配体的超分子化合物:(bbi)3(bix)[H5As W9Co2(H2O)O34]2·6H2O(1)[bbi=1,1'-(1,4-丁烷)双(咪唑),bix=1,4-双(1,2,4-三氮唑-1-亚甲基)苯],并通过单晶X-射线衍射、傅里叶变换红外光谱以及元素分析对该晶体进行了系统表征.结构分析结果表明目标化合物1属于三斜晶系,空间群为P 1,晶胞参数a=11.918(5),b=12.875(5),c=17.953(5),α=92.639(5)°,β=106.521(5)°,γ=103.951(5)°,V=2543.6(16)3,Z=1,R1=0.0309,ωR2=0.0590.化合物1包含一个四核钴片段作为夹心的夹心型多酸,并与混合有机胺配体bbi和bix通过丰富的氢键弱作用连接形成二维超分子网状结构.     

面向低空经济的空联网络组网关键技术研究综述

在5G网络全球加速部署的背景下,将无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)深度融合至5G,B5G乃至未来6G网络架构中,已成为一项极具前瞻性的策略,旨在通过高效传输无人机所承载的特定任务数据,推动多样化应用场景的实现。低空经济作为新兴领域,其核心在于构建以UAV产业为基础的立体网络体系,该体系不仅集成了通信与感知一体化的综合信息服务能力,更成为驱动低空经济蓬勃发展的关键力量。聚焦于低空经济网络的全面剖析,系统性地概述了低空经济网络的基本架构;从多个维度深入探讨了支撑该网络运行的关键技术,具体包括:组网标准的制定、立体覆盖增强技术、移动性管理技术、通感算一体化设计、路径规划与避障策略以及基于数字孪生的低空智能管控方案;剖析了当前低空经济网络发展面临的主要挑战,提出了对未来发展趋势的展望。     

论应用多基因转化策略综合改良生物体遗传性研究方向的前景Ⅰ.多基因转化的基因来源与技术平台

随着后基因组时代的到来,人类将克隆到越来越多的、生物学意义明确的有用基因应用于基因工程对生物体的遗传改良中.但生物体的绝大多数性状和生理功能都是依靠多基因的协调表达而实现的.因此,多基因转化策略必将成为今后基因工程在基础理论与实际应用研究中的主流方向.结合中山大学生物工程研究中心∥基因工程教育部重点实验室10多年来研究工作的实践体会,对发展多基因转化策略的意义和由来、多基因转化可用的基因资源和技术思路,进行了详细的论述.     

工业化微波提取工艺及设备的关键技术研究

调研国内外文献与专利表明：工业化微波提取技术尚处于摸索阶段;大型微波设备的设计与改进必须以提取工艺为基础．中试规模的实验表明：选择适当的微波有效照射时间、微波功率及固液比有利于节能降耗、提高效率;以黑胡椒一乙醇为体系,由实验数据获取相应的提取率指标及能耗指标．实验表明：当提取率均为大于或等于95％时,动态微波法比溶剂回...     

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。     

基于遗传算法的动态联盟伙伴选择过程及优化模型

动态联盟中的伙伴选择和优化是动态联盟组建过程中的一个关键问题。该文对动态联盟中伙伴选择问题的复杂性进行了分析 ,指出已有定量方法存在的局限性 ,在对伙伴选择过程进行数学描述的基础上 ,提出了一个基于遗传算法的联盟伙伴选择优化模型 ;并对该模型的算法进行了设计和改进 ,最后给出了一个典型算例 ,以说明该模型和算法的有效性。     

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。     

两种贝类基因组DNA的提取及RAPD分析

研究了福建沿海两种常见贝类波纹巴非蛤(Paphiaundulata)和菲律宾蛤仔(Ruditapesphilip-pinarum)的性腺和斧足的DNA提取方法,并且对它们进行了RAPD分析,结果显示性腺DNA得率较斧足高,并且成功获得了效果较好的2种随机引物及其相应的反应条件,能够在分子水平上为它们及其近源种的比较研究提供初步的资料.     

辽宁省公路绿化树种的调查与分析

针对辽宁省冬夏温差大,全年降雨量较少,空气干燥,土壤干旱,土壤养分不足等不利于植物正常生长发育的自然条件,结合公路立地条件的特殊之处及其对公路绿化植物所造成的不良影响,调查总结出辽宁省对公路绿化树种应用的特殊要求,从而为树种的选择提供了依据。同时,通过对树种调查结果的分析评价,筛选出一批能够应用于公路绿化的树种。     

等参数图的最大与最小距离树对及其在电网络分析中的应用

本文推广了线图的树对及其距离的概念,提出了等参数图及其树对和树对之距离的概念。给出了等参数图中任一树对为一最大(或最小)距离树对的充分必要条件和相应的算法,讨论了等参数图中最大与最小距离树对在电网络分析中的应用,给出了网络图主划分算法1的对偶算法和电网络的最优调和分解算法。