李聯(lián)隊(duì)，季志平，何佳林

(1.陜西省森林保護(hù)研究所，陜西 西安 710082；2.西北農(nóng)林科技大學(xué),陜西 楊凌 712100)

生物技術(shù)在林木遺傳育種中的應(yīng)用

李聯(lián)隊(duì)1，季志平2*，何佳林2

(1.陜西省森林保護(hù)研究所，陜西 西安 710082；2.西北農(nóng)林科技大學(xué),陜西 楊凌 712100)

隨著經(jīng)濟(jì)增速的加快和工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，社會(huì)總體對(duì)林木數(shù)量及種類的需求也越來(lái)越多，給林木遺傳育種提出了更高的要求。生物技術(shù)在此需求下逐漸應(yīng)用于林木育種，并起到了重要推動(dòng)作用。本文從分子標(biāo)記、輻射育種、基因工程、細(xì)胞工程等四個(gè)方面，對(duì)生物技術(shù)在林木遺傳育種中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述分析，希望對(duì)林木業(yè)的發(fā)展有著極大的推動(dòng)作用，并為我國(guó)林業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展提供參考。

林木；生物技術(shù)育種；分子標(biāo)記；基因工程；細(xì)胞工程

林木遺傳育種是林木遺傳改良中最為重要的任務(wù)之一。主要是以林木遺傳變異規(guī)律及林木育種理論為指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)有生物技術(shù)，使林木在抗性、矮干、熟期、高產(chǎn)、品質(zhì)等許多性狀方面得到改進(jìn)，進(jìn)而提高木材的選育水平[1-4]。

近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的革新，人們利用分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)從物種起源、基因標(biāo)記及多樣性鑒定等方面對(duì)林木品種選育做了很多研究，同時(shí)也取得了很好的進(jìn)展。對(duì)于我國(guó)林木遺傳育種而言，起步較晚，基本是從新中國(guó)成立尤其是改革開(kāi)放以后才慢慢得以開(kāi)展，且發(fā)展迅猛、成效顯著。我國(guó)林木育種發(fā)展是從20世紀(jì)60年代第一個(gè)種子園建立開(kāi)始的，隨后國(guó)家將林木遺傳育種納入了國(guó)家科技公關(guān)計(jì)劃，并開(kāi)展了一系列的良種選育、種子園建設(shè)，以及瀕危珍稀樹(shù)種調(diào)查與保存等工作。通過(guò)努力，國(guó)家林木育種種質(zhì)庫(kù)收集了大量?jī)?yōu)樹(shù)種質(zhì)，并保存了3000余份無(wú)性系。與此同時(shí)，在林木引種方面，成功引進(jìn)了國(guó)外的楊樹(shù)、桉樹(shù)、松樹(shù)、相思樹(shù)等優(yōu)良用材，共建千余處良種示范基地，并在研究美洲黑楊、歐美楊的三元交配作圖策略方面取得了突破性進(jìn)展，獲得了近1000個(gè)分子標(biāo)記[5]。另外，在林木轉(zhuǎn)基因(如歐洲黑楊轉(zhuǎn)Bt基因)、優(yōu)良無(wú)性系組織培養(yǎng)、工廠化育苗及分子輔助選擇育種方面也取得了較大的進(jìn)展。

1 分子標(biāo)記技術(shù)

DNA分子標(biāo)記技術(shù)是基于核苷酸序列的差異，結(jié)合PCR技術(shù)直接反映DNA水平遺傳多態(tài)性，較傳統(tǒng)的形態(tài)標(biāo)記、生化標(biāo)記等更精確、穩(wěn)定，信息量大。

1.1 分子標(biāo)記技術(shù)種類

自DNA限制性片段多態(tài)性(RFLP)標(biāo)記技術(shù)建立以來(lái)，隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，DNA分子標(biāo)記技術(shù)也得到了不斷的改進(jìn)和提高，并日趨成熟。就目前比較廣泛應(yīng)用于林木遺傳育種中的分子標(biāo)記技術(shù)而言，除限制性片段多態(tài)性(RFLP)技術(shù)以外，主要還有隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性(RAPD)標(biāo)記技術(shù)、擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性(AFLP)標(biāo)記技術(shù)、簡(jiǎn)單重復(fù)序列(SSR)標(biāo)記技術(shù)以及簡(jiǎn)單重復(fù)序列間擴(kuò)增(ISSR)標(biāo)記技術(shù)等，這些技術(shù)已廣泛應(yīng)用于林木多樣性分析、遺傳圖譜構(gòu)建、品種及純度鑒定、雜交種培育等多個(gè)方面。此外，新發(fā)展起來(lái)的第三代分子標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記技術(shù)(SNP)，不再以DNA片段的長(zhǎng)度變化作為檢測(cè)手段，而直接以序列變異作為標(biāo)記，革新后的技術(shù)具備了第一、二代分子標(biāo)記技術(shù)不具備的優(yōu)點(diǎn)，即高密度、遺傳穩(wěn)定性、雙等位型、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。因此，在林木遺傳育種、高密度林木遺傳圖譜構(gòu)建、種群遺傳學(xué)、系統(tǒng)進(jìn)化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景[6]。但是，目前SNP檢測(cè)技術(shù)仍然不夠成熟，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遺傳信息數(shù)據(jù)的有效分析，缺乏數(shù)據(jù)庫(kù)支撐，致使該技術(shù)仍處于探索階段。

1.2 分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)物種親緣關(guān)系的劃分和鑒定主要側(cè)重于物種宏觀形態(tài)的分析，這種劃分結(jié)果很容易受主觀或客觀條件的影響，從而不能準(zhǔn)確的進(jìn)行分類和鑒定。然而，在林木遺傳分類、鑒定過(guò)程中，往往受某些優(yōu)勢(shì)種屬自身基因的遺傳漂變、遷徙、變異和選擇的影響，導(dǎo)致不同群落類中物種遺傳多樣性的顯著變化，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累，最終致使某些功能器官或組織產(chǎn)生較大差異，因此，簡(jiǎn)單的從形態(tài)學(xué)角度分析是不能滿足分類或鑒定的要求，就有必要對(duì)其進(jìn)行深入的研究與分析，以利于保護(hù)與利用。研究表明，物種的外在表現(xiàn)必然是基于其自身基因的表達(dá)，所以遺傳多樣性分析可以根據(jù)體現(xiàn)其差異的同源序列的差別作進(jìn)一步的劃分。如：姜景民等利用RAPD方法，合成119條隨機(jī)引物，對(duì)木蘭科含笑屬樂(lè)昌含笑(Micheliachapensis)6個(gè)種群的遺傳多樣性及分化程度進(jìn)行了分析，擴(kuò)增出了111個(gè)可分析位點(diǎn)，結(jié)果表明：與多數(shù)植物相比較，樂(lè)昌含笑具有較高的遺傳多樣性，群體內(nèi)的遺傳多樣性大于種群間的遺傳變異[7]。張軍麗等利用AFLP技術(shù)分析了南亞熱帶闊葉林優(yōu)勢(shì)種黃果厚殼桂在三個(gè)不同生境三個(gè)種群的遺傳多樣性，結(jié)果表明黃果厚殼桂(Cryptocaryaconcinna)種群內(nèi)遺傳多態(tài)性高、種群間遺傳分化低，不同生境在一定條件下對(duì)種群的遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性產(chǎn)生影響[8]。另外，王崢?lè)宓冉柚鶤FLP研究方法，以鼎湖山錐栗(Castaneahenryi)3個(gè)種群為研究對(duì)象分析種內(nèi)和種間的遺傳分化特征，結(jié)果表明錐栗不同亞種群有不同的遺傳多樣性，這正是種群本身遺傳特征的體現(xiàn)，并與群落演替密切相關(guān)，一定程度也揭示了不同群落微環(huán)境對(duì)種群遺傳的影響[9]。王佳媛等利用SNP標(biāo)記技術(shù)對(duì)嘛咪澤和美姑大風(fēng)頂兩個(gè)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)凹葉木蘭(Magnoliasargentiana)不同種群遺傳多樣性進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表明這兩個(gè)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)凹葉木蘭具有較高的遺傳多樣性，進(jìn)而為這兩個(gè)保護(hù)區(qū)內(nèi)野生凹葉木蘭的保護(hù)政策的制定提供了科學(xué)的理論依據(jù)。歐陽(yáng)磊等以國(guó)家級(jí)杉木(Cunninghamialanceolata)種質(zhì)資源庫(kù)中保存的遺傳材料為對(duì)象，利用52對(duì)SSR引物分析了這些遺傳材料的遺傳多樣性，為種質(zhì)資源管理和提升育種效率提供了指導(dǎo)性依據(jù)[10]。李衛(wèi)星等采用ISSR分子標(biāo)記技術(shù)分析了42個(gè)銀杏(Ginkgobiloba)雄株的親緣關(guān)系，結(jié)果表明銀杏雄株間的親緣關(guān)系與生長(zhǎng)地區(qū)分布不完全相關(guān)。在林木遺傳改良中，通過(guò)分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)遺傳進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行分析，在分子水平上闡明生物系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，有利于育種親本的選配和種質(zhì)資源的合理利用[11]。

2 細(xì)胞工程技術(shù)

細(xì)胞工程是以改變細(xì)胞遺傳物質(zhì)為基礎(chǔ)，運(yùn)用無(wú)菌操作方法培養(yǎng)出大量的細(xì)胞、組織直至整個(gè)個(gè)體的一項(xiàng)生物技術(shù)。該技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用主要集中在人工種子、細(xì)胞雜交、體細(xì)胞胚胎發(fā)生、植株再生、原生質(zhì)體培養(yǎng)等方面，且取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。

2.1 胚狀體產(chǎn)生與人工種子

體細(xì)胞胚胎發(fā)生是指單倍或雙倍體細(xì)胞或單個(gè)花粉在特定條件下未經(jīng)性細(xì)胞融合而通過(guò)與合子胚胎發(fā)生類似的途徑(通過(guò)原胚期、球形胚期、心形胚期、魚雷型胚期和子葉期)，發(fā)育成新個(gè)體的過(guò)程，這種類合子胚結(jié)構(gòu)稱為胚狀體或體細(xì)胞胚。研究表明，體細(xì)胞胚具有較高的繁殖效率和再生能力，且后代也具有極好的穩(wěn)定性，所以在生物細(xì)胞研究過(guò)程中往往將其作為轉(zhuǎn)基因或人工種子的絕佳材料。隨著生物技術(shù)應(yīng)用范圍的拓寬，目前該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于林木遺傳育種，如馬尾松(Pinusmassoninana)、紅豆杉(Taxuschinensis)、華山松(Pinusarmandicv.amamina)、雜種鵝掌揪(Liriodendronchinense×L.tulipfera)等木本植物已獲得了體細(xì)胞胚，且部分已通過(guò)體細(xì)胞胚的再發(fā)生而獲得了再生植株。隨后，以減少或避免現(xiàn)有林木種子缺點(diǎn)為目標(biāo)，利用體細(xì)胞胚發(fā)生技術(shù)研究并開(kāi)發(fā)了人工種子，主要集中應(yīng)用在固定雜種優(yōu)勢(shì)、縮短育種周期、降低成本等方面，如：柑桔、合歡、云杉、松樹(shù)、山茶等林木都已成功生產(chǎn)出人工種子[12]。

2.2 體細(xì)胞無(wú)性系變異與突變體篩選

體細(xì)胞無(wú)性系是指植物細(xì)胞、組織或器官在無(wú)菌條件下進(jìn)行離體人工培養(yǎng)，經(jīng)脫分化和再分化過(guò)程，重新形成愈傷組織和完整植株。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是繁殖系數(shù)高，可規(guī)模化批量培養(yǎng)植物個(gè)體，但是植物離體培養(yǎng)細(xì)胞在發(fā)育成植株的過(guò)程中，容易受外界環(huán)境干擾，進(jìn)而發(fā)生變異。相對(duì)于自然界中體細(xì)胞變異而言，此類體細(xì)胞變異的頻率及概率相對(duì)較高，易獲得新生植株。將其應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)能在很大程度上促進(jìn)植物變異，進(jìn)而提升了獲得新型優(yōu)良樹(shù)種的概率。

2.3 原生質(zhì)體培養(yǎng)與細(xì)胞融合

林木遺傳育種主要受生育期長(zhǎng)和基因雜合等因素影響，使得傳統(tǒng)的林木遺傳育種受到很大的限制。20世紀(jì)80年代初，林木原生質(zhì)體研究慢慢得到了發(fā)展。該技術(shù)受到重視的原因是在于單個(gè)細(xì)胞在去掉細(xì)胞壁時(shí)仍然是一個(gè)活體，仍具有細(xì)胞的全能性，可以培養(yǎng)成為原生質(zhì)體植株。另外，由于沒(méi)有細(xì)胞壁障礙，原生質(zhì)體不僅可以攝入外源細(xì)胞器并分離出遺傳物質(zhì)，還可以與異源原生質(zhì)體融合，從而形成體細(xì)胞雜種。這種雜種是永遠(yuǎn)都不可能被人工雜交和自然雜交所實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谶M(jìn)化的過(guò)程中，植物已經(jīng)形成了嚴(yán)格的生殖隔離。但是，原生質(zhì)體融合技術(shù)就能很好地克服生殖隔離問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)異源體細(xì)胞融合，并最終將其誘導(dǎo)成為完整植株，豐富物種系統(tǒng)[13]。此項(xiàng)類研究在林木育種應(yīng)用實(shí)踐上已取得了一定的成效，如加勒比松(P.caribaea)、小葉楊(Populussimonii)等植物利用原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)，獲得了再生植株；楊柳屬雜種(Populus)和山茄(Hibiscussabdcuiffa\%)進(jìn)行原生質(zhì)體融合，也獲得了再生植株形態(tài)與楊樹(shù)類似的植株。

3 輻射育種技術(shù)

3.1 輻射育種的應(yīng)用現(xiàn)狀

輻射育種即人工利用各種物理誘變因子，刺激誘發(fā)植物產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變異的方法。該技術(shù)可以獲得有利用價(jià)值的突變體，進(jìn)而有效的提高林木育種速度。輻射育種可以促使植株發(fā)生變異，且突變率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然變異率100～1000倍[14]。另外，該技術(shù)又以其安全、簡(jiǎn)便、能打破舊的性狀連鎖、短時(shí)間內(nèi)可選育新品種等特點(diǎn)而成為改良植物品種的新方法、新技術(shù)。該技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，歷經(jīng)數(shù)十年的研究與發(fā)展，在誘變手段、輻射劑量以及輻射生物學(xué)效應(yīng)等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，且已廣泛應(yīng)用于新品種的選育，誘變體系也日臻完善。近年來(lái)，我國(guó)利用輻射育種技術(shù)在林木遺傳育種方面取得了較優(yōu)異的成果，主要樹(shù)種有杉木、毛白楊、榆樹(shù)和松樹(shù)等。

林惠斌等用γ和中子射線處理毛白楊和毛新楊的雜種種子30235粒，并從中篩選出了543個(gè)無(wú)性系，且苗期對(duì)比試驗(yàn)表明，小于半致死劑量輻射下，輻射的苗木入選率高達(dá)8.3%，比不輻射的高出1倍，并且能促進(jìn)苗木的分化；輻射處理過(guò)的種子和花粉的受精率、入選率都會(huì)有很大的提高[15]。王孜昌等利用60Coγ射線分別處理杉樹(shù)的干種子和濕種子，結(jié)果表明不同種子對(duì)輻射承受能力表現(xiàn)出較大的差異，干種子的最佳輻射劑量為5000R(136. 6R/min)，濕種子的最佳輻射劑量為500R(136. 6R/min)，二者的差率約為10倍[16]。張興等利用60Coγ射線照射榆樹(shù)種子，結(jié)果表明榆樹(shù)種子對(duì)輻射的半致死劑量為50Gy，并篩選出了5種類型的突變體，同時(shí)還觀察了射線對(duì)生長(zhǎng)點(diǎn)和葉型的影響[17]。康向陽(yáng)等利用不同輻射強(qiáng)度的60Coγ射線照射白楊二倍性未減數(shù)花粉和單倍性花粉，并對(duì)其萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行觀察和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：二倍性花粉對(duì)60Coγ的敏感程度是單倍性花粉的2倍。因此可借助這一結(jié)果利用射線處理花粉粒以刺激二倍性花粉萌發(fā)，同時(shí)殺死或抑制部分單倍性花粉，從而提高二倍性花粉的萌發(fā)比例，最終達(dá)到克服二倍性花粉在參與受精過(guò)程中萌發(fā)遲緩的問(wèn)題[18]。此外，也可用特定強(qiáng)度的60Coγ射線照射松樹(shù)花粉粒，在不破壞蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素的情況下，完成對(duì)松樹(shù)花粉的消毒滅菌。

3.2 輻射育種的應(yīng)用前景

從輻射育種的作用可以看出，輻射育種既可以創(chuàng)制出新的種質(zhì)材料，又可以避免樹(shù)種的安全隱患。就國(guó)內(nèi)目前林木遺傳育種工作而言，林木品種的栽植日趨單一，以至于導(dǎo)致用于新品種選育的種質(zhì)資源逐步匱乏[19]。針對(duì)此類問(wèn)題，輻射誘變技術(shù)可以充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)制出各種類型新的林木品系和種質(zhì)，以彌補(bǔ)種質(zhì)資源匱乏。另外，借助輻射源誘導(dǎo)林木發(fā)生突變，改變林木的遺傳性狀，從而創(chuàng)制出各具特色的新種質(zhì)、新材料。林木輻射誘變可產(chǎn)生大量的突變類型，但僅需利用無(wú)性生殖的方式固定少量有益突變即可，從而解決林木遺傳中的某些特殊問(wèn)題。在林木育種中，誘變育種和常規(guī)育種二者是相輔相成、相互補(bǔ)充的關(guān)系。誘變育種既可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)育種的不足，也是對(duì)林木傳統(tǒng)育種的發(fā)展和優(yōu)化，此二者均在林木遺傳改良工作中占有重要的地位。單一的林木輻射誘變存在明顯突變頻率不高的問(wèn)題，但解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵方法就是協(xié)同離體培養(yǎng)技術(shù)，既可以充分提高后代的變異頻率，又可以顯著的縮短育種年限。除此之外，也可將輻射誘變同基因工程技術(shù)結(jié)合，從而既可以增加外援基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率也可以增加外源基因選擇效率。如將輻射育種同航天育種相結(jié)合，可顯著的提高基因突變頻率與突變類型[20]。輻射育種與分子標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合，可以準(zhǔn)確的把表型與基因位點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，從而區(qū)分真假突變體，使一些表型沒(méi)有明顯變化的突變體在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的被檢測(cè)出來(lái)，從而提高突變體的選擇效率。隨著林木遺傳育種研究的持續(xù)深入，輻射育種技術(shù)在林木種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)，新品系改良或選育方面已占有重要的地位。如將輻射育種與航天育種、分子標(biāo)記等技術(shù)相結(jié)合并運(yùn)用于林木遺傳改良，這將對(duì)我國(guó)乃至世界的林木遺傳育種的發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義。

4 基因工程技術(shù)

4.1 抗逆性相關(guān)基因工程

隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也逐漸滲入林木遺傳育種領(lǐng)域，為林木遺傳改良提供了可靠的途徑。林木遺傳基因圖譜的構(gòu)建及數(shù)量性狀基因的定位標(biāo)志著林木遺傳改良研究取得了很大的成就。目前，基因圖譜在林木遺傳改良中得到了廣泛應(yīng)用，并在多個(gè)國(guó)家取得了很大成效，主要應(yīng)用于松樹(shù)、楊樹(shù)、桉樹(shù)等林木的抗性研究中。林木業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，總會(huì)伴隨有蟲害，而且蟲害嚴(yán)重制約著林木業(yè)的發(fā)展。因此，借助基因工程技術(shù)加強(qiáng)林木抗蟲基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，如將蘇云金桿菌的肉毒素基因有效的轉(zhuǎn)入林木細(xì)胞，從而獲得轉(zhuǎn)基因植株，進(jìn)而有效的提高植株的抗蟲性。將水稻的半胱氨酸蛋白酶抑制因子OCI基因轉(zhuǎn)入楊樹(shù)植株中，可顯著提高楊樹(shù)對(duì)病蟲害的抗性[21]。另外，在抗性研究方面，除了抗蟲特性以外還獲得幾十個(gè)其他抗逆相關(guān)的基因，如李園園等將檉柳的轉(zhuǎn)錄因子TabZIP基因轉(zhuǎn)入白樺基因組中，結(jié)果表明該轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)入可提高白樺植株耐鹽能力。張瑞萍等從檉柳cDNA中克隆得到ThDHN序列，并轉(zhuǎn)入白樺，結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出較好的耐鹽性和抗旱性[22]。

4.2 材質(zhì)相關(guān)基因

目前，利用基因工程技術(shù)在林木中擴(kuò)增并獲得了多個(gè)與木材品質(zhì)相關(guān)的基因，如4CL、CAD、C3H、MYB、CCR、COMT、CCoAOMT等[23]，這些基因的表達(dá)均與木質(zhì)素和纖維素的合成相關(guān)，如：呂夢(mèng)燕等構(gòu)建了東北白樺COMT1植物過(guò)量表達(dá)及反義表達(dá)載體，并遺傳轉(zhuǎn)化得到11個(gè)東北白樺轉(zhuǎn)反義COMT1基因株系，還發(fā)現(xiàn)COMT1基因明顯降低的植株中木質(zhì)素合成代謝途徑受到很大的干擾[24]。賈彩虹等通過(guò)抑制毛白楊株系4CL基因表達(dá)可顯著降低該植株的木質(zhì)素含量[25]。

4.3 生殖相關(guān)基因

林木一般生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，很大程度限制了育種進(jìn)程，可以利用基因工程技術(shù)改變林木的生長(zhǎng)發(fā)育周期，從而促進(jìn)其提前開(kāi)花，達(dá)到縮短育種周期的目的，如野生楊樹(shù)一般開(kāi)花需要8～20a，而轉(zhuǎn)LFY基因的楊樹(shù)僅需要5個(gè)月就可以開(kāi)花[23]。另有研究表明，AP1是一個(gè)促進(jìn)花芽分化和花器官形成的關(guān)鍵基因，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)將該基因轉(zhuǎn)入白樺植株中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該基因可促使白樺植株提前開(kāi)花[26]。在雌蕊發(fā)育方面，魏繼承等依據(jù)歐洲白樺植株已發(fā)表的序列數(shù)據(jù)庫(kù)，克隆并獲得了BpMADS1，BpMADS3，BpMADS5和BpSPL1等基因，通過(guò)進(jìn)一步試驗(yàn)研究又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)BpSPL2基因，結(jié)果表明該基因的表達(dá)僅在胚珠發(fā)育時(shí)上升，說(shuō)明該基因很大程度上與白樺雌花序的發(fā)育有很大影響[27]。在雄花發(fā)育方面，劉瀛等利用cDNA-AFLP方法在白樺擴(kuò)增并獲得了與雄花發(fā)育相關(guān)的30多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，初步推斷其中部分轉(zhuǎn)錄因子在雄花發(fā)育早期起關(guān)鍵性作用[28]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，尤其是在林木遺傳改良中表現(xiàn)的尤為突出，對(duì)促進(jìn)林木行業(yè)發(fā)展有著一定的推動(dòng)作用。傳統(tǒng)的林業(yè)育種需要依靠科技技術(shù)進(jìn)行改革，從而節(jié)省人力、物力，實(shí)現(xiàn)常規(guī)育種所達(dá)不到的效益。本文主要從分子標(biāo)記技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)、輻射育種技術(shù)、基因工程技術(shù)等方面對(duì)林木遺傳育種現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，希望通過(guò)本文的闡述，對(duì)促進(jìn)生物技術(shù)在林木遺傳改良中的應(yīng)用起到推動(dòng)作用。

[1] 鄭勇奇.常規(guī)林木育種研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].世界林業(yè)研究.2001,14(3):10-17.

[2] 趙云,劉繼生,王元興.生物技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用[J].吉林林業(yè)科技,1995(12):52-53.

[3] 顧方舟,盧圣棟.生物技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)[M].北京:北京醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社,1990.

[4] 張樹(shù)康.中國(guó)生物技術(shù)的發(fā)展與研究[M].北京:科學(xué)出版社,1993.

[5] 馬和平，臧建成，李 毅，等.生物技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用[J].河北林果研究，2005，20(4)：343-346

[6] 祝劍峰，李芬.生物技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)中的應(yīng)用[J].林業(yè)科學(xué),2015,26(5):67-68

[7] 姜景民,滕花景,袁金玲,等.樂(lè)昌含笑種群遺傳多樣性的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究, 2005, 18(2): 109-1131

[8] 張軍麗,王崢?lè)?王伯蓀,等.黑石頂南亞熱帶常綠闊葉林優(yōu)勢(shì)種群黃果厚殼桂的AFLP分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21(3): 391-398.

[9] 王崢?lè)?王伯蓀,張軍麗,等.廣東鼎湖山3個(gè)樹(shù)種在不同群落演替過(guò)程中的遺傳多樣性[J].林業(yè)科學(xué), 2004,3(2): 33-37.

[10] 王佳媛，吳傳芳，唐亞.基于SNP分子標(biāo)記的凹葉木蘭遺傳多樣性初步研究[J].廣西植物,2012,32(4):542-547.

[11] 李衛(wèi)星，花艷敏，張秀萍，等.銀杏雄株ISSR分子標(biāo)記及親緣關(guān)系分析[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版).2015.36(1):101-106.

[12] 趙若忘.生物技術(shù)在林木遺傳改良中的應(yīng)用與進(jìn)展[J].生物技術(shù)世界，2015(8)：39.

[13] 席夢(mèng)利，張靜，邱帥，等.麝香百合小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程與花蕾大小相關(guān)性研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，32(6)：43-46.

[14] 李曉明，韓艷平，孫立山.淺談?shì)椛溆N及其在未來(lái)林木育種中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2013，33(11):80.

[15] 林惠斌,董鳳祥,孫少玲.毛白楊花粉和種子的輻射效應(yīng)研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1988, 10(1): 83-85.

[16] 王孜昌,王宏艷.Co一60r輻射杉木后代生長(zhǎng)量變異研究[J].種子, 2000(6): 74-76.

[17] 張興.榆樹(shù)輻射誘變育種的研究[D]. 哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2003.

[18] 康向陽(yáng),朱之悌,林惠斌.白楊不同倍性花粉的輻射敏感性及其應(yīng)用[J].遺傳學(xué)報(bào), 2000, 27(1): 78)82.

[19] 王志東,胡瑞法.中國(guó)糧食作物輻射誘變育種及其影響因素分析[J].核農(nóng)學(xué)報(bào), 2002(16): 6.

[20] 王旭軍，吳際友，程 勇，等.輻射育種及其在林木育種中的應(yīng)用前景[J].湖南林業(yè)科技,2007，34(2):13-15.

[21] 曾燕如，方偉.林木生物技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2003,20(2)：209-214.

[22] 李園園,楊光,韋窨,等.轉(zhuǎn)TabZIP基因白樺的獲得及耐鹽性分析[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,37(5):6-12.

[23] 王德源.生物技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)，2016(12):108-109.

[24] 呂夢(mèng)燕.東北白樺COMT1和CESA4基因克隆及反義C0MT1遺傳轉(zhuǎn)化[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2013.

[25] 賈彩虹，趙華燕，王宏芝，等.抑制4CL基因表達(dá)獲得低木質(zhì)素含量的轉(zhuǎn)基因毛白楊[J].科學(xué)通報(bào),2002,49(7)：662-666.

[26]WelimerF,AlvesFM,DuboisA,et.al.Genome-WideanalysisofgeneexpressionduringearlyAraidopsisflowerdevelopment[J].PlosGenetics,2006,2(7):el17.doi:10.1371/journa.pgen.0020117.eor.

[27] 魏繼承,任如意,國(guó)會(huì)艷,等.白樺中一花發(fā)育相關(guān)基因BpMaL的克隆及時(shí)序表達(dá)分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,38(2):1-3.

[28] 劉瀛.白樺雄花突變體差異表達(dá)基因cDNA-AFLP分析[D]哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2012.

Bio-techniques Application to the Genetic Breeding of Forest Trees

LILian-dui1,JIZhi-ping2*,HEJia-lin2

(1. Shaanxi Forest Protection Institute, Xi’an, Shaanxi 710082;2.Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100)

Withtherisingoflivingstandardofpeopleaswellasthesocial-economicdevelopment,thedemandsforforestintermsofscaleandtypesareincreasing,whichinturnposesgreatrequirementforgeneticbreedingofforesttrees.Thepaperdescribedthegeneticbreedingoftreesbybio-techniquesregardingmolecularmarker,radiationbreeding,geneticengineeringandcellengineering,hopingpositiveimprovementfortheforestrydevelopment.

Foresttrees;bio-techniquesforbreeding;molecularmarker;geneticengineering;cellengineering

2016-09-10 基金項(xiàng)目：國(guó)家林業(yè)局林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣項(xiàng)目([2016]45號(hào))。

李聯(lián)隊(duì)(1970-)，男，陜西興平人，本科，主要從事經(jīng)濟(jì)植物利用與保護(hù)研究。

Q

A