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单叶刺槐半同胞子代苗期性状变异分析

更新时间:2009-03-28

刺槐(Robinia pseudoacacia L.)为落叶乔木,典型的羽状复叶,复叶长10~25 cm;叶轴上面具沟槽;小叶2~12对,常对生,椭圆形、长椭圆形或卵形,长2~5 cm,宽1.5~2.2 cm,先端圆,微凹,具小尖头,基部圆至阔楔形,全缘,上面绿色,下面灰绿色,幼时被短柔毛,后变无毛;小叶柄长1~3 mm;小托叶针芒状。刺槐天然分布于美国东部阿柏拉契亚山脉(Appalachian Mt.)和奥萨克山脉(Ozank Mt.),17世纪后被广泛引种到欧洲、非洲等地;18世纪末从欧洲引入我国,现已在各地广泛栽培,作为外来物种成功开发[1-2],并成为世界上引种最成功的3大树种之一[3],现已成为我国北方优良的水土保持树种[4]。由于其生长迅速,抗旱性优良,对当地环境适应性强,具有显著的经济和生态价值[5-6],因其适应性广、抗逆性强[7]、生长量大、材质优良,刺槐已成为我国重要的速生用材[8]、防风固沙、水土保持、土壤改良、园林绿化及蜜源[9]和饲料树种。我国一直很重视刺槐优良品种的选育,培育了一批优良的刺槐品种和无性系,同时从国外引进了四倍体刺槐[10]、红花刺槐等优良品种。但是,刺槐为雌雄同花,人工控制授粉杂交对操作技术水平要求非常高,是一项精细而困难的工作[11],而且人工有性杂交所得刺槐的结实率和结果率都非常低,这使得刺槐的杂交遗传改良工作进行得非常缓慢,通过人工有性杂交获得的刺槐杂交品种很少。但是刺槐被认为是一个高度异型杂交(t=0.83)物种,自交率极低[12]

单叶刺槐(Robinia.pseudoacacia f.unifolia)是刺槐的变种[13],主要特征是复叶但仅有一个或几个小叶片,叶片长10.27 cm,宽5.00 cm。国外关于刺槐杂交成功的公开报道来源于刺槐和单叶刺槐的人工杂交[11],在该报道中作者对操作步骤进行了详细的叙述,并利用等位酶标记对杂交子代进行了鉴定,但最终只获得2株杂交子代。2004年从德国引进了单叶刺槐无性系,发现其与普通刺槐混栽,可产生种子,半同胞家系中复叶的小叶数、单叶面积等发生明显的变异。本研究以单叶刺槐半同胞家系为研究对象,对其叶片的遗传特征、生长性状及光合特性等进行了分析,并利用SSR分子标记法对子代进行了DNA检测,确定其杂交率[14-18],为刺槐的遗传改良提供理论和技术依据。

一般来说,为了节约管道资源,厨房和卫生间都会设计在一起。但是,由于厨房会产生大量的烟雾,所以要注意通风。首先要根据室内通风合理设置厨房的位置,这样厨房的烟就可以通过烟机和窗户迅速排出。其次,厨房设置为开放式或半开放式,以促进空气流通。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验林位于河北农业大学校园内,为于2011年嫁接的单叶刺槐和复叶刺槐的混交林,其中所有单叶刺槐均为同一无性系,且该无性系与普通刺槐混合种植。2016年11月份采集单叶刺槐的自由授粉种子,于4℃保存。2017年4月将刺槐种子进行80℃热激处理后进行催芽处理,所有子代苗均栽植于河北农业大学标本园,正常水肥管理。

1.2 试验方法

1.2.1 叶型指标测定 对单叶刺槐半同胞家系的叶型和小叶数进行统计,1~25均有分布,根据小叶数的不同将半同胞家系群体分为1~5叶(Ⅰ型)、7~15叶(Ⅱ型)、17~25叶(Ⅲ型)3类,在这3类中每类随机选取5株进行小叶数统计,并在每株选取相同部位的10片完全展开的功能叶片,用扫描仪MiraScan扫描,并用Lamina软件进行分析。

2. 坚持持证上岗制度,凡参加施工的生产人员,都必须经严格的技术培训,达到与所从事的工作相适应的技术水平,并熟悉工艺要求、质量标准后方能上岗。

1.2.2 生长指标测定 对上述三类刺槐进行株高、地径、节间距等生长指标,及光合、荧光、叶绿素含量等生理指标进行测定。每种类型选取5株,每株设置3个重复,在种植3个月后定期对生长指标进行测定。

以上四个问题,贴近生活,贴近实际,给学生创设了一个观察、联想、抽象、概括、数学化的过程。在这样的问题情境下,学生一定会乐学、主动学。

1.2.3 光合特性及荧光参数测定 在Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型中随机选取5株长势一致的植株,选取向阳健康且完全展开的功能叶片用于指标测定。在晴朗、无风天气的8:00-12:00采用美国拉哥公司生产的Li-6400XT便携式光合仪进行光合速率等各项指标测定。测定指标包括单叶净光合速率、蒸腾速率、细胞间CO2浓度、气孔导度等。每类5株,每株3个重复,随机测定各项光合指标。

采用Pam-2500调制叶绿素荧光仪(德国WALZ公司)对苗木叶片的光化学活性、光能的吸收和转化效率等叶绿素荧光参数进行测定,对三类刺槐子代的叶绿素荧光诱导动力学曲线进行比较分析。为保证试验结果的可控性和准确性,叶绿素荧光测定与光合测定同时进行,对相同的叶片进行测定。测定前用夹子夹住叶片进行20 min的黑暗处理再进行测定。

1.2.4 叶绿素含量测定 分别在Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型子代苗上采集向阳、健康、完全展开的功能叶片,擦净叶片表面的污物,每类随机选取5株,每株3个重复,称取0.1 g叶片,分别置于25 mL带塞试管中,加入95%乙醇溶液10 mL,黑暗处理24h后,利用分光光度计测定溶液在663,645,470 nm处的吸光度,计算各色素含量。

1.2.5 基因组DNA的提取 采用改良的CTAB法[19]进行刺槐母本及子代的基因组DNA提取,再用常规CTAB法[21]进行DNA纯化。经1%琼脂糖凝胶电泳对所提DNA进行检测,条带清晰,无杂质。利用超微量紫外分光光度仪检测合格并稀释到30 ng/μL,用于PCR反应。

[13] Keresztesi B.Breeding and cultivation of black locust, Robinia pseudoacacia L., in Hungary[J].Forest Ecology and Management,1983,6(3): 217-244.

杂交育种是整合双亲优良性状并获得具有优良性状子代的有效育种方法。尽管国内外研究人员在刺槐育种研究上取得了巨大进步,但主要集中在优良无性系选育、无性繁殖和栽培上,有性杂交育种工作进行缓慢,主要受限于以下几个方面:(1)去雄操作对操作技术要求高、难度大;(2)杂交结实率非常低;(3)外源花粉的杂交亲和力大小;(4)去雄和套袋操作对授粉、受精和坐果具有严重影响。Dini-papanastasi等[11]的刺槐杂交育种试验中也仅仅获得2株杂交子代。尽管完全自交或异交系统通常被视为一种稳定的繁殖策略,但是对于大多数植物来说,往往具有既能自交又能异交的混合交配系统,从而确保了植物在不可预知环境下的生殖成功[22-23]。在自然选择下刺槐形成了以异交为主,部分自交的混合交配系统,更有利于适应环境的变化和物种的进化。

 

表1 供试SSR引物

 

Table 1 SSR primers used in identification experiment

  

引物Primersname重复单元Repeat序列5'3'Primersequence5'3'片段大小/bpSizerangeRops04(AC)10GTCTAATTTCACTTTTCTCACGAGGGACACCACCRAAATTCTACC123~127Rops05(AC)2GC(AC)7TGGTGATTAAGTCGCAAGGTGGTTGTGACTTGTACGTAAGTC133~166Rops15(CT)20GCCCATTTTCAAGAATCCATATATTGGTCATCCTTGTTTTGGACAATC125~233Rops16(CT)13AACCCTAAAAGCCTCGTTATCTGGCATTTTTTGGAAGACACC216~234Rops18(AC)8AGATAAGATCAAGTGCAAGAGTGTAAGTAATCCTCGAGGGAACAATAC159~237

续表

  

引物Primersname重复单元Repeat序列5'3'Primersequence5'3'片段大小/bpSizerangeRP035(TC)15GGAGTGGAATGCATGCTCTCATGTCCAAATGGAAACTCCCTTGAAACAGC89~112RP102(GA)12CCAAATCTCAAAATGTGCTAAGTAGCACTTGGGCTATGGTATTGCA205~211RP109(AG)17GAGGAATCACAAAACCGTTTGGTGGGATTTGAGAGAGTGGTGGTG136~160RP150(TC)3TT(TC)12TCGTTGGATCAACATGCATGGACAGAACCCTAACCCTAGCA199~217RP206(GT)9GCCAAATCCCATTAGATCACAGTTGAAGAAGTTAGACTTACGTGCTGC200~232RP200(AG)23GGTTTCTTTGTTCACCTGCTCTGGACCTACGTGTCCACGGCTCT160~198RP032(TG)13GCATATTGCATATGCGCTTGTGTCCCTGAAGCTCATAACTGTCATGTG109~135Rops08(CA)8TA(CA)3TTCTGAGGAAGGGTTCCGTGGGTTAAAGCAACAGGCACATGG192~212

1.2.7 数据分析方法 采用Microsoft Excel 2003基础计算及DPS V7.05统计分析软件进行数据处理。

参考文献

2 结果与分析

2.1 子代苗小叶数及叶型性状变异分析

对单叶刺槐101株半同胞家系进行统计,复叶刺槐的小叶数存在丰富变异(图1)。对子代群体小叶数分布进行统计分析表明(如图2),子代苗中叶片数主要在1~3和17~23这两个范围内,中间类型相对较少。同一类型的子代单株中,小叶数也不是固定的,存在差异。图3结果显示,在Ⅰ型典型单株中,1片小叶所占百分比最高,达到68.27%;Ⅱ型典型单株中,小叶数主要在1~7叶内分布,所占百分比高达79.83%;Ⅲ型典型单株中,小叶数主要在17~23,占64.79%。

 

(图a、b为单叶刺槐母本小叶数,图c、d、e、f为单叶刺槐自由授粉子代小叶数)

图1 单叶刺槐及子代苗叶片类型

Fig.1 Leaf type of R.pseudoacacia

  

图2 单叶刺槐自由授粉子代苗群体小叶数分布

 

Fig.2 Distribution of leaflets in progeny ofpopulations of R. pseudoacacia

  

图3 三种类型子代典型单株中的小叶片数分布

 

Fig.3 Distribution of leaflets in typicalplants of three types of offspring

每类子代苗挑选5株进行小叶面积、周长、圆度、长宽比、叶对称程度测定(表2)。结果表明,Ⅰ型子代苗与其他两种类型在小叶面积、周长、圆度上存在显著差异;在叶片对称程度上仅与Ⅲ型有明显差异;在长宽比上三者均没有明显差异。Ⅰ型和Ⅱ型子代苗在小叶面积上离散程度较大,而Ⅲ型离散程度较小。

 

表2 叶型性状对比

 

Table 2 Comparison of offspring leaf type traits

  

类型Type叶面积/mm2Leafarea周长/mmPerimeter圆度Roundness长宽比Aspectratio叶对称程度LeafsymmetryⅠ型3582.73±977.01a262.28±25.38a20.23±3.75a2.0686±0.2774a1.04±0.04aⅡ型1963.54±810.96b160.97±33.47b14.15±0.57b2.1048±0.1299a1.00±0.01abⅢ型1120.95±201.03b123.97±7.18c14.09±0.88b2.105±0.2929a0.9883±0.01b

2.2 生长性状变异分析

利用13对SSR引物,对101株单叶刺槐自由授粉子代进行鉴定,结果见图7。由于试验林所在地区只一个单叶刺槐无性系,当子代苗中出现母本所不具有的SSR条带时,即被认为是杂种。不同引物鉴定的效率不同(图8),引物Rops05鉴定效率最高,达到54.21%,引物RP150最低,仅为1.87%。

 

表3 平均株高地径节间距刺长度对比

 

Table 3 Comparison of average plant height, grounddiameter, pitch spacing and thorn length

  

类型Type株高/cmPlantheight地径/cmGrounddiameter节间距/cmSectionspacing刺长度/cmThornlengthⅠ型117.34±10.12b0.89±0.20a3.89±1.82a0.59±0.24bⅡ型150.05±14.54a1.11±0.15a3.35±0.22a0.79±0.30bⅢ型114.33±6.66b1.03±0.13a3.13±0.74a1.32±0.09a

对所有单叶刺槐自由授粉子代苗刺的长度进行拍照对比(图4),按1~5叶(Ⅰ型)、7~15叶(Ⅱ型)、17~25叶(Ⅲ型)进行刺的长度统计(见表3),在5%显著水平上Ⅰ型与Ⅲ型子代苗具有显著差异,1~5叶的刺比17~25叶的短小。

  

Ⅰ型

 

 

Ⅱ型

 

Ⅲ型

图4 三类刺槐的刺形态比较

Fig.4 Comparison of thorn form of three types of R. pseudoacacia

2.3 光合特性及荧光参数分析

对三种类型子代苗叶片的光合指标及叶绿素荧光参数对比分析(表4),表明各类型间在净光合速率、蒸腾速率、气孔导度上均无显著性差异,仅Ⅰ型与Ⅲ型苗在胞间二氧化碳浓度上差异显著。

 

表4 光合指标比较

 

Table 4 Comparison of photosynthetic indices

  

类型净光合速率(μmol·m-2·s-1)蒸腾速率/(mmol·m-2·s-1)气孔导度(mol·m-2·s-1)胞间二氧化碳浓度/(μmol·mol-1)Ⅰ型12.7719±2.8367a1.6771±0.6481a0.1911±0.0811a330.6527±16.1197aⅡ型9.0523±2.4473a1.9229±0.1378a0.1787±0.0140a306.9622±34.5953abⅢ型8.8226±3.0330a1.7175±0.4854a0.1032±0.0455a254.7038±25.6626b

由表5可以看出,经过暗处理叶片吸收的光量子中用于光化学反应的比值(Fv/Fm)反映了植物的潜在最大光能转换效率,在3种类型间具有显著差异,Ⅰ型子代苗比其他2类的光系统Ⅱ的最大光能转换效率高。

病毒载量检测频率:如条件允许,建议未治疗的无症状HIV感染者每年检测1次、HAART初始治疗或调整治疗方案前、初治或调整治疗方案初期每4~8周检测1次,以便尽早发现病毒学失败。HAART后患者病毒载量低于检测下限后,每3~4个月检测1次,对于依从性好、病毒持续抑制达2~3年以上、临床和免疫学状态平稳的患者可每6个月检测1次,但如出现HIV相关临床症状或使用糖皮质激素或抗肿瘤化疗药物则建议每3个月检测1次HIV载量。

 

表5 叶绿素荧光参数比较

 

Table 5 Comparison of chlorophyll fluorescence parameters

  

编号Number初始荧光Initialfluorescence最大荧光Maximumfluorescence光系统Ⅱ的最大光合效率MaximumphotosyntheticefficiencyofphotosystemⅡⅠ型0.8793±0.0275a3.8307±0.3524a0.7687±0.0274aⅡ型0.9635±0.1287a3.1245±0.2332b0.6915±0.0327bⅢ型0.9673±0.0626a3.3237±0.0616b0.7083±0.0284b

对3类子代苗光系统电子传递进行测定,获得快速光曲线(P-I曲线)如图5所示,Ⅱ型子代苗的相对电子传递效率最高,Ⅰ型与Ⅲ型刺槐的相对电子传递效率无明显差异。

  

图5 P-I曲线对比

 

Fig.5 Comparison of P-I curves

2.4 叶绿素含量分析

叶绿素含量的高低是反映植物光合能力的重要指标之一。3种类型子代苗平均叶绿素含量如图6所示,叶绿素a和叶绿素b含量在三种类型间均无显著差异,Ⅰ型刺槐的叶绿素含量相对较高,Ⅲ型刺槐的叶绿素含量相对较低。

  

图6 叶绿素含量比较

 

Fig.6 Chlorophyll content comparison

2.5 SSR分析

对1~5叶(Ⅰ型)、7~15叶(Ⅱ型)、17~25叶(Ⅲ型)3类刺槐子代苗的株高、地径、节间距进行统计分析(表3),结果显示,Ⅱ型的刺槐在株高上显著高于Ⅰ型和Ⅲ型刺槐,而在地径、节间距上这3类刺槐无显著差异。

  

注:M为母本,1~17为子代编号

 

图7 引物Rops05对部分子代的鉴定结果

 

Fig.7 Identification of partial progeny by primer Rops05

  

图8 不同引物的鉴定效率

 

Fig.8 Identification efficiency of different primers

对单叶刺槐自由授粉子代的SSR鉴定结果进行分析,在101株子代中共鉴定出杂交子代79株,杂交率不低于78.22%,其中Ⅰ型有18株,Ⅱ型16株,Ⅲ型45株。在疑似自交子代中,Ⅰ型有8株,Ⅱ型5株,Ⅲ型9株。由于在SSR分子标记中只用了13对引物,可能存在未鉴定出的杂交子代。

3 讨论

创新是引领发展的第一动力,科技是突破产业发展桎梏的重要武器。人是生产力中最具决定性的力量。企业要加快构建“政用产学研”的创新合作体系,加大特色优势产业与高校、职业院校的合作力度,既要培养引领创新发展的高素质人才,也要培养技术一流的生产线工人,还要培养通晓国际惯例的涉外人才,采取多重优惠政策和激励机制吸引国外的高端复合型人才,为青海的发展提供人才支撑。

本试验在单叶刺槐半同胞家系的101株子代中共有79株为异交,异交率大于78.22%,符合孙鹏的刺槐属于异交为主、部分自交亲和交配方式的理论[9]。假设叶型由单基因控制,若为aa(单叶刺槐)×AA/Aa(复叶刺槐),则杂交子代中可能只有复叶刺槐或既有单叶刺槐,又有复叶刺槐,而自交子代中只会出现单叶刺槐;若为Aa/AA(单叶刺槐)×aa(复叶刺槐)杂交,由于单叶刺槐为同一无性系,故只会存在一种基因型;若为Aa,则杂交子代和自交子代中既有单叶刺槐,又有复叶刺槐;若为AA,则杂交子代和自交子代中均只有单叶刺槐。在本研究的单叶刺槐半同胞家系中,将子代叶片数统计结果与SSR分子标记结果进行分析,发现在杂交和疑似自交子代中均出现单叶和复叶两种性状,符合第二假设的第一种情况,但不同主效基因、多基因控制或显性、隐性基因的加性效应和显性效应也可能是造成单叶刺槐半同胞家系中小叶数具有丰富变异的原因。有关小叶数控制基因的推论是否正确还需要进一步研究。

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7Be土壤侵蚀示踪技术能够提供可信的短时或季节尺度的土壤侵蚀与堆积数据及空间分布信息,对于栽培植物的季节降雨侵蚀特征及其动态过程、土壤侵蚀抑制效应等研究具有一定的适用意义,同时需要在具体应用研究中增加对计算模型的改进和校正。

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甲组、乙组、丙组3组患者治疗后生存质量评分、肿瘤进展时间、中位生存期均差异无统计学意义(P>0.05),如表2。

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研究发现,实验组患者治疗有效率为96.67%,对照组患者治疗有效率为76.67%,实验组患者治疗有效率明显高于对照组,P<0.05表示统计学有意义。实验组患者的FVC、FEV、PEF水平明显优于对照组,P<0.05表示统计学有意义。

1.2.6 SSR检测 刺槐的SSR标记已经开发并用于其他相关物种[20-21]。本试验中SSR扩增所需要的引物来自Gene Bank和文献[15-16]中,由上海生工生物工程有限公司合成。通过凝胶电泳分析,最终筛选出13对多态性高、条带清晰、重复性高的引物用于试验检测(表1)。PCR扩增采用10 μL体系:buffer 1 μL,dNTP 0.2 μL,正引物、反引物各0.2 μL,Taq酶0.1 μL,ddH2O 7.3 μL,DNA1 μL,PCR扩增程序为:95℃预变性 10 min;35个循环(95℃ 50s,56℃ 50s,72℃ 50 s);72 ℃ 7 min。PCR产物用8%非变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳,银染显色后拍照并记录。

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1.在训练学生预习之前,我们争取在课堂中安排出足够的时间来指导学生预习,严格督促孩子们按照我们所提出的要求,有步骤、有计划地预习课文,发现错误要及时给予纠正,切忌存在走过场的形式。另外,我们还可以制订检查方案,严格检查学生的预习,使预习活动切实落到实处,真正做到预习有布置,有检查,有指导。

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山洪沟治理工程希望投入有限的资金,通过实施工程措施,有效提高受溪沟洪水威胁的集镇的防洪标准和抗冲防护能力,与已建设的山洪灾害监测预警系统和群测群防体系一道,形成相对完善的山洪灾害防治的工程措施与非工程措施体系。因此,山洪沟治理工程以保护人民群众生命财产安全为首要目标,山洪沟治理工程措施应主要布设在县城、村镇、人口密集居民点、重要基础设施等处,项目实施后,发挥防洪减灾效益,实现切实提高重要保护对象的防洪标准及防冲能力的目标。

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鲁丹丹,徐卫华,孟庆新,杨敏生,王进茂
《河北农业大学学报》2018年第02期文献

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