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红松天然种群遗传多样性分析及核心种质构建

南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：闫平玉张磊王佳兴冯可乐王浩浩张含国东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

【目的】红松(Pinus koraiensis)是分布在我国东北地区的珍贵树种，由于近百年的人类干扰，其自然种群分布数量及范围逐渐减少。探究红松的遗传多样性和构建天然红松的核心种质，为有效保存、管理和利用红松种质资源提供科学依据。【方... 详细信息

【目的】红松(Pinus koraiensis)是分布在我国东北地区的珍贵树种，由于近百年的人类干扰，其自然种群分布数量及范围逐渐减少。探究红松的遗传多样性和构建天然红松的核心种质，为有效保存、管理和利用红松种质资源提供科学依据。【方法】以中国东北地区黑龙江省鹤北、五营、小北湖和鸡西，以及吉林省露水河5个保存现状良好的红松种群为研究对象，采用表型数据和分子标记相结合的方法，进行其核心种质构建。【结果】分子和表型方差分析结果均表明：红松天然种群的遗传变异主要来源于个体间，分别占总变异的96%和72.84%。鸡西种群与其他种群有着较远的遗传距离，平均遗传分化指数Fst为0.026 8，同时具有较高的遗传多样性，Shannon指数和多样性指数分别为1.111和2.00。结构分析表明5个红松天然种群没有明显亚群结构。不同林龄红松种群的遗传多样性没有明显变化，且较小林龄的不存在杂合缺失和近亲繁殖的现象，针叶性状与地理因素存在广泛的相关性，造成不同红松种群的表型分化。【结论】以分子和表型标记共同构建30%取样比例的红松核心种质，Shannon指数与多样性指数分别为1.076、2.018，能够良好地代表红松天然种群的遗传现状，也能更好地促进红松种质资源管理、保护和利用；根据红松遗传结构特征，建议重点从原地保护方面开展对红松天然种质的保护，以促进红松天然种群的生态恢复、种质保护及利用。

关键词：红松天然种群遗传多样性遗传结构核心种质林木育种乡土树种

长白落叶松自由授粉家系生长变异及优良家系早期选择

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王佳兴闫平玉孙佰飞刘劲宏冯可乐张含国东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

[目的] 通过对4个长白落叶松种子园的40个自由授粉家系在4个地点建立子代测定林，对其生长性状进行遗传变异和稳定性分析，初步选出长白落叶松优良家系。[方法]对来自鹤岗、林口、永吉、大孤家4个地点的长白落叶松家系子代林6～8年生树... 详细信息

[目的] 通过对4个长白落叶松种子园的40个自由授粉家系在4个地点建立子代测定林，对其生长性状进行遗传变异和稳定性分析，初步选出长白落叶松优良家系。[方法]对来自鹤岗、林口、永吉、大孤家4个地点的长白落叶松家系子代林6～8年生树高、胸径进行单点方差分析、多年多点联合方差分析、遗传参数分析、稳定性分析及育种值估算，进行长白落叶松优良家系早期选择。[结果]单点方差分析表明，长白落叶松家系生长性状在家系间差异极显著；多年多点联合方差分析表明，长白落叶松家系树高性状在家系、地点、年份及互作间均差异极显著；遗传参数分析证明，不同地点不同年度树高家系遗传力均大于单株遗传力，各地点家系遗传力为0.611～0.852，4个地点联合家系遗传力为0.646，受到较强遗传控制。4个地点联合家系表型变异系数和遗传变异系数分别为41.36%和3.87%。20%入选率时8年生各地点树高性状遗传增益为23.35%～38.89%。以育种值估算结果为主，结合树高平均值和稳定性参数，选出CH309、CH349、HG5、BS349和HG13为高产稳产家系，平均育种值为0.528、平均树高为4.00 m，高出对照25.78%，平均稳定性参数为0.085，适宜在4个地点进行推广。[结论]长白落叶松家系生长性状在家系间、不同年度及不同地点间具有丰富的遗传变异，筛选出的优良家系适合在东北三省及立地条件相似的地区进行推广。

关键词：长白落叶松生长性状遗传变异稳定性分析优良家系早期选择

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不同施肥处理对核桃楸内源激素及生长的影响

森林工程 2024年第3期40卷 33-46页

作者：万少华张磊李志新张含国代伟昭石宝英于宏影林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040 五常市宝龙店种子林场黑龙江五常150200 国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所哈尔滨150086

为了解不同施肥处理对核桃楸内源激素和生长的影响,以6年生核桃楸无性系为试验材料,进行氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素正交施肥试验,测定其内源激素含量及生长性状。分析结果表明,施肥有助于提高核桃楸反式玉米素(Trans-Zeatin,tZ)、赤霉素... 详细信息

为了解不同施肥处理对核桃楸内源激素和生长的影响,以6年生核桃楸无性系为试验材料,进行氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素正交施肥试验,测定其内源激素含量及生长性状。分析结果表明,施肥有助于提高核桃楸反式玉米素(Trans-Zeatin,tZ)、赤霉素(Gibberellin A3,GA_(3))、脱落酸(Abscisic acid,ABA)和吲哚乙酸(Indole acetic acid,IAA)4种内源激素的含量,其中tZ含量变化最大;N、P和K肥料对内源激素影响程度不同,影响tZ和GA_(3)含量的作用为N>K>P,影响ABA和IAA含量的作用为N>P>K;氮肥是提升4种内源激素含量最优因素,综合分析提升4种内源激素含量的施肥处理组合为氮肥0.75 kg/株、磷肥0.3 kg/株、钾肥0.15 kg/株。生长方面,施肥降低种源内无性系的树高变异,不同施肥处理间树高的净生长量差异不显著,不同施肥处理对新梢长度和粗度促进作用不明显。

关键词：核桃楸无性系施肥内源激素生长

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日本落叶松遗传变异分析及优良家系无性系选择

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森林工程 2023年第4期39卷 48-57页

作者：王芳马茂王佳兴张含国喀喇沁旗旺业甸实验林场内蒙古赤峰024423 东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室哈尔滨150040

为探索日本落叶松遗传变异规律及选择优良家系无性系,以内蒙古自治区赤峰市旺业甸实验林场的59个日本落叶松无性系测定林和81个日本落叶松家系子代试验林为研究对象,测定其树高,对其进行方差分析和变异分析。结果表明,日本落叶松无性系... 详细信息

为探索日本落叶松遗传变异规律及选择优良家系无性系,以内蒙古自治区赤峰市旺业甸实验林场的59个日本落叶松无性系测定林和81个日本落叶松家系子代试验林为研究对象,测定其树高,对其进行方差分析和变异分析。结果表明,日本落叶松无性系和家系树高性状存在丰富的变异,变异系数范围分别为17.84%~20.67%和24.68%~31.19%。方差分析表明,每一年,无性系间和家系间均存在显著差异,重复力和遗传力范围分别为0.482~0.494和0.793~0.819,属于中等重复力和高遗传力。以20%的入选率为标准,最终选择出12个优良无性系和16个优良家系,无性系现实增益和家系现实增益范围分别为5.73%~16.48%和7.59%~15.35%。

关键词：日本落叶松树高家系无性系变异分析

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长白落叶松种子园遗传多样性分析

森林工程 2022年第3期38卷 16-25页

作者：邱新宇张磊张含国闫平玉东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室哈尔滨150040

为分析长白落叶松生产群体的遗传多样性及其变化趋势,为落叶松优良种质资源收集、保护和多世代遗传改良提供科学依据。该文从270对松科SSR(Simple Sequence Repeat)通用引物中筛选出多态性高的30对引物,利用SSR分子标记对林口县青山林... 详细信息

为分析长白落叶松生产群体的遗传多样性及其变化趋势,为落叶松优良种质资源收集、保护和多世代遗传改良提供科学依据。该文从270对松科SSR(Simple Sequence Repeat)通用引物中筛选出多态性高的30对引物,利用SSR分子标记对林口县青山林场长白落叶松种子园105个单株进行遗传分析。结果表明,30对引物共检测到258对等位基因,群体平均观测等位基因数(Average number of observed alleles,N_(a))为2.833,平均有效等位基因数(Average number of effective alleles,N_(e))为1.814,平均观测杂合度(Average observed heterozygosity,H_(o))为0.404,平均期望杂合度(Average expected heterozygosity,H_(e))为0.401;群体内近交系数(Inbreeding coefficient in population,F_(is))、群体总近交系数(Total inbreeding coefficient in population,F_(it))均为负值,表现出群体轻微杂合子过量,未出现近交衰退现象;Shannon多样性指数(I)为0.694,多态性信息含量(Polymorphism Information Content,PIC)为0.3541,具有较高遗传多样性,遗传变异主要源于群体内;UPGMA聚类图以0.692为阈值,可以将105个单株分为4个类群。该研究筛选出的SSR引物具有较好通用性,长白落叶松种子园遗传多样性较高,无性系群体遗传变异水平没有降低。

关键词：长白落叶松 SSR标记通用性遗传多样性聚类分析

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施肥对红松无性系生理和激素的影响

森林工程 2023年第2期39卷 22-29页

作者：李潇杨伟财曹振宇张含国林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040 林口县青山国家落叶松良种基地黑龙江牡丹江157600 鹤岗市林木良种繁育中心黑龙江鹤岗154100

以鹤岗无性系坚果园7年生红松(Pinus koraiensis)为材料,于2019年6月到2021年6月中旬进行氮、磷、钾肥施肥试验,测定叶绿素、可溶性糖和内源激素含量,研究施肥对红松无性系生理及内源激素的影响。结果表明,施肥能显著提高红松无性系叶绿... 详细信息

以鹤岗无性系坚果园7年生红松(Pinus koraiensis)为材料,于2019年6月到2021年6月中旬进行氮、磷、钾肥施肥试验,测定叶绿素、可溶性糖和内源激素含量,研究施肥对红松无性系生理及内源激素的影响。结果表明,施肥能显著提高红松无性系叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量,氮、磷肥提高最明显,分别高出对照39.55%、14.68%和28.52%;不同无性系叶绿素含量对施肥响应不同,HG18、HG16和HG9号的各种叶绿素含量施加氮、磷肥后显著高于对照。施肥后,ABA(脱落酸)含量显著高于对照,氮肥处理提高了152.2%,GA 3(赤霉素3)和IAA(吲哚乙酸)含量显著低于对照;不同无性系的GA 3、IAA和ABA含量对施肥的响应不同,HG50、HG40号的GA 3和IAA含量施肥后明显提高,HG25、HG24号的ABA(脱落酸)含量显著提高。施肥后,叶绿素含量和GAs(赤霉素总含量)呈负相关趋势,和ABA呈正相关趋势,可溶性糖含量和GA 3呈正相关。综上,施肥提高ABA含量并降低GA 3和IAA含量,从而对提高植物体内叶绿素含量和减少可溶性糖含量的积累产生影响。

关键词：红松无性系施肥生理激素

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黑龙江省林木良种基地种质资源构成分析

森林工程 2023年第2期39卷 57-62页

作者：冯可乐乔滨杰曹立为郝俊飞张含国林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040 黑龙江省国有林场和林木种苗服务总站哈尔滨150040

通过对黑龙江省林木良种基地50多年收集区、种子园、子代林的定植面积和无性系(家系)数量等数据进行统计分析,为良种基地科学管理和持续发展提供技术支撑。结果显示,黑龙江省林木良种基地20世纪80年代营建面积和保存资源数量最多,2010... 详细信息

通过对黑龙江省林木良种基地50多年收集区、种子园、子代林的定植面积和无性系(家系)数量等数据进行统计分析,为良种基地科学管理和持续发展提供技术支撑。结果显示,黑龙江省林木良种基地20世纪80年代营建面积和保存资源数量最多,2010年之后阔叶树种增速较快。针叶树种面积和数量占有绝对优势,其中红松、落叶松和樟子松营建面积占比超过86%,保存资源数量占比超过88%。建成的各类种子园有1270.17 hm^(2),包含17859个无性系;子代林面积为342.46 hm^(2),除樟子松外其他树种营建面积较少,测定的亲本数量不够丰富,仅为10127个家系;收集区151.37 hm^(2),保存8805个无性系,较种子园少一倍有余。建议增加阔叶树种和其他新需求树种的营建力度;大力开展子代测定工作,增加不同地区不同性状种质资源的收集。

关键词：黑龙江省收集区种子园子代林种质资源

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长白落叶松生根相关基因表达模式分析

分子植物育种 2023年

作者：秦若凡赵庆荣王晨郝俊飞张磊张含国东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

落叶松生根是一个极其复杂的生物学过程，通常受到多种激素以及环境的影响，为发掘促进落叶松生根发育的相关基因，本研究从前期实验室得到的落叶松扦插生根转录组数据中筛选出的14条基因，以长白落叶松7、20、40、80、160 d根部以及3... 详细信息

落叶松生根是一个极其复杂的生物学过程，通常受到多种激素以及环境的影响，为发掘促进落叶松生根发育的相关基因，本研究从前期实验室得到的落叶松扦插生根转录组数据中筛选出的14条基因，以长白落叶松7、20、40、80、160 d根部以及3个月幼苗的针叶、茎、主根和侧根部位为材料，利用qRT-PCR技术检测14条基因的表达模式。结果显示有7条基因在主根或侧根部位出现了较高的相对表达量，初步推测这些基因可能在落叶松根系发育中发挥重要的作用，且通过对7条基因在落叶松不同生长发育时期根系中的表达变化，发现LBD家族基因c149623.graph＿c0在生根初期的表达量相对较高，推测该基因可能对落叶松根原基的形成有一定影响。c143064.graph＿c0在主根生长较快时期表达量较高，推测其可能参与调控主根伸长生长。bHLH家族基因在侧根数量形成较多时期表达量较高，该基因可能促进侧根的发育。

关键词：长白落叶松生根发育基因表达实时荧光定量PCR

长白落叶松胚性愈伤组织诱导及体细胞胚胎发生

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林业科学 2016年第10期52卷 45-54页

作者：宋跃甄成张含国李淑娟林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

【目的】以长白落叶松的未成熟合子胚为外植体,进行胚性愈伤组织的诱导、增殖培养及体细胞胚胎发生的相关研究,揭示影响长白落叶松胚性愈伤组织诱导的关键因素,并探讨继代培养过程中添加不同种类、浓度的生长调节剂对胚性愈伤组织增殖... 详细信息

【目的】以长白落叶松的未成熟合子胚为外植体,进行胚性愈伤组织的诱导、增殖培养及体细胞胚胎发生的相关研究,揭示影响长白落叶松胚性愈伤组织诱导的关键因素,并探讨继代培养过程中添加不同种类、浓度的生长调节剂对胚性愈伤组织增殖及体胚发生的影响。【方法】采集长白落叶松3个家系优良单株的种子,诱导胚性愈伤组织,比较外植体采集时间、家系、2,4-D浓度及基本培养基对胚性愈伤组织诱导的影响。诱导出的胚性愈伤组织继代于含不同种类、浓度生长调节剂的增殖培养基,通过体胚发生途径获得体细胞胚。选取发育正常的体胚进行萌发,待体胚生根后移栽。【结果】不同时间采集的未成熟合子胚,其胚性愈伤组织诱导率存在较大差别,授粉后63天的合子胚诱导率为5.61%,授粉后70天诱导率为22.35%,而授粉后80天未诱导出胚性愈伤组织;‘长77-22’、‘长77-37’和‘长73-50’3个家系胚性愈伤组织的平均诱导率分别为6.69%,11.17%和3.11%;2,4-D浓度对长白落叶松胚性愈伤组织诱导具有一定影响,在一定范围内胚性愈伤组织的诱导率会随2,4-D浓度升高而升高,当其浓度为1.5 mg·L^(-1)时胚性愈伤组织的诱导率最高,达到11.11%,而当2,4-D浓度超过1.5 mg·L^(-1)时,胚性愈伤组织的诱导率则开始下降;BM,MS,S培养基均能诱导出胚性愈伤组织,其中,BM培养基的诱导率最高,S培养基的诱导率次之,MS培养基的诱导率最低。胚性愈伤组织在含2,4-D 0.3 mg·L^(-1)、6-BA0.1 mg·L^(-1)及KT 0.1 mg·L^(-1)的BM培养基上增殖15天可获得相对较多的胚性愈伤组织,增殖率为345.93%;在含2,4-D 1.5 mg·L^(-1)、6-BA 0.5 mg·L^(-1)及KT 0.5 mg·L^(-1)的BM培养基上培养14天,再经诱导可获得较多的体细胞胚胎,每克愈伤组织平均诱导179.87个体胚,并且这些体胚的萌发率及植株再生率相对较高,分别为75.00%,66.67%;再生植株移栽成活率为27.08%。【结论】不同长白落叶松家系的胚性愈伤组织诱导率不同,散粉后70天的合子胚适合诱导胚性愈伤组织,基本培养基为BM,添加2,4-D 1.5 mg·L^(-1)。胚性愈伤组织长期继代在含高浓度生长调节剂的培养基上易丧失胚性,且增殖速度慢,但体胚的发生量及萌发率相对较高;适当降低生长调节剂浓度利于愈伤组织保持胚性及增殖,但体胚的发生量及体胚的萌发率有所下降;当培养基中生长调节剂浓度较低时,不利于愈伤组织的增殖,但仍能使其胚性长期保持;采用浓度为0.5 mg·L^(-1)的NAA代替0.15 mg·L^(-1)的2,4-D有助于胚性愈伤组织的增殖,并能在一定程度上提高体胚的萌发率。因此,可根据不同阶段的培养目的,选择添加不同种类和浓度生长调节剂的增殖培养基进行继代。

关键词：长白落叶松体胚诱导胚性愈伤组织体细胞胚胎植株再生