楊樹(shù)多倍體誘導(dǎo)技術(shù)研究

前言

　　2008年奧運(yùn)火炬在珠穆朗瑪峰的傳遞讓世人驚嘆。在潔白而陡峭的冰峰上，登山運(yùn)動(dòng)員肩負(fù)火炬，蹣跚前行，從一個(gè)營(yíng)地到另一個(gè)營(yíng)地，一步步地向目標(biāo)挺進(jìn)。成功登頂時(shí)的歡呼場(chǎng)面至今仍令我們感動(dòng)?！　×帜居N工作如同登山。育種同登山一樣目標(biāo)明確，一個(gè)個(gè)育種目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就如同到達(dá)登山途中的營(yíng)地，不同的是育種總是“山”外有“山”，望不見(jiàn)可以企及的“頂峰”；登山需要熟知地理和氣候，而掌握遺傳、生殖等生物學(xué)特性及其與環(huán)境互作等對(duì)育種有推動(dòng)作用；先進(jìn)的裝備是登山者安全登頂?shù)谋Ｕ?，而充裕的科研?jīng)費(fèi)支持和優(yōu)越的研究平臺(tái)支撐，可以堅(jiān)定育種者前行的腳步，加快育種進(jìn)程；登山者每次成功登頂?shù)谋澈蠖茧x不開(kāi)許許多多無(wú)名英雄的支持，而育種更需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作，也同樣聚集了一支默默奉獻(xiàn)的研究隊(duì)伍……　　我們選擇了林木多倍體育種這座“高山”，并努力從促進(jìn)理論與技術(shù)結(jié)合的角度出發(fā)探尋前進(jìn)的道路。從三倍體毛白楊的檢出開(kāi)始，毛白楊天然2n花粉及天然三倍體的發(fā)現(xiàn)，白楊花粉染色體加倍有效處理時(shí)期的明確，2n花粉參與受精競(jìng)爭(zhēng)能力差的原因的揭示，不同倍性楊樹(shù)花粉對(duì)輻射敏感性差異的證明與應(yīng)用，雌花序授粉后施加理化處理誘導(dǎo)楊樹(shù)三倍體的胚囊染色體加倍細(xì)胞學(xué)機(jī)制的闡明，以及楊樹(shù)大孢子染色體加倍和合子染色體加倍即時(shí)判別方法的解決等，有多少次“山重水復(fù)疑無(wú)路”的沮喪與茫然，就有多少次“柳暗花明又一村”的振奮與欣喜……但隨著一個(gè)個(gè)育種技術(shù)問(wèn)題的解決，新的問(wèn)題又會(huì)相伴而生……　　本書(shū)的出版只是我們到達(dá)又一個(gè)“新?tīng)I(yíng)地”的階段性總結(jié)。其中，第1章簡(jiǎn)述了林木多倍體育種，尤其是楊樹(shù)多倍體育種在林業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)；第2章綜述了楊樹(shù)多倍體誘導(dǎo)與鑒定技術(shù)研究的歷史、現(xiàn)狀及問(wèn)題；第3章匯總了幾種楊樹(shù)天然2n花粉發(fā)生及其機(jī)制方面的研究進(jìn)展；第4～7章總結(jié)了我們?cè)诶砘T導(dǎo)楊樹(shù)花粉染色體加倍、大孢子染色體加倍、胚囊染色體加倍以及合子染色體加倍技術(shù)研究等方面所取得的成果；第8章簡(jiǎn)述了近期利用三倍體與二倍體雜交選育楊樹(shù)多倍體的初步結(jié)果；第9章介紹了在楊樹(shù)多倍體檢測(cè)技術(shù)方面的探討；第10章則闡述了我們有關(guān)楊樹(shù)多倍體育種策略方面的思考等。盡管有些工作仍較為稚嫩，有些技術(shù)問(wèn)題仍有待完善，但我們希望能通過(guò)相關(guān)工作的總結(jié)推動(dòng)林木多倍體育種研究的發(fā)展。同時(shí)衷心希望本書(shū)的出版能對(duì)讀者有所幫助，并歡迎批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　林木多倍體育種綜合倍性與雜種優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)一次育種過(guò)程實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)性狀遺傳改良，是楊樹(shù)新品種選育的重要途徑和方法?！稐顦?shù)多倍體誘導(dǎo)技術(shù)研究》匯集了著者在楊樹(shù)多倍體育種理論與技術(shù)研究方面的實(shí)踐與心得，主要包括楊樹(shù)多倍體育種研究現(xiàn)狀、多倍體誘導(dǎo)與檢測(cè)技術(shù)方法、楊樹(shù)多倍體育種戰(zhàn)略分析等內(nèi)容。著者尤其重視生殖生物學(xué)基礎(chǔ)研究的指導(dǎo)作用，并突出多倍體誘導(dǎo)與選育效率，強(qiáng)調(diào)染色體加倍技術(shù)應(yīng)用的即時(shí)性和可操作性等。　　《楊樹(shù)多倍體誘導(dǎo)技術(shù)研究》可供從事植物遺傳育種科研和教學(xué)的專業(yè)人員以及相關(guān)專業(yè)的研究生等參考。

書(shū)籍目錄

前言1　引言1.1　優(yōu)良品種及其在林業(yè)生產(chǎn)中的地位1.2　林木多倍體育種及其優(yōu)勢(shì)1.3　楊樹(shù)新品種選育與多倍體誘導(dǎo)2　楊樹(shù)多倍體誘導(dǎo)與鑒定技術(shù)研究進(jìn)展2.1　楊樹(shù)多倍體誘導(dǎo)的基本途徑2.1.1　利用天然2n配子雜交選育楊樹(shù)三倍體2.1.2　利用人工2n花粉雜交選育楊樹(shù)三倍體2.1.3　通過(guò)大孢子染色體加倍選育楊樹(shù)三倍體2.1.4　通過(guò)胚囊染色體加倍選育楊樹(shù)三倍體2.1.5　體細(xì)胞染色體加倍選育楊樹(shù)四倍體2.1.6　不同倍性體間雜交選育楊樹(shù)多倍體2.2　楊樹(shù)多倍體誘導(dǎo)的技術(shù)方法2.2.1　化學(xué)誘導(dǎo)染色體加倍2.2.2　物理因素誘導(dǎo)染色體加倍2.3　楊樹(shù)多倍體鑒定的技術(shù)方法2.3.1　楊樹(shù)多倍體間接鑒定2.3.2　楊樹(shù)多倍體直接鑒定2.4　問(wèn)題與展望3　楊樹(shù)天然2n花粉發(fā)生及其利用3.1　毛白楊天然2n花粉發(fā)生及其細(xì)胞學(xué)機(jī)制3.1.1　毛白楊2n花粉發(fā)生及其地理變異3.1.2　毛白楊天然2n花粉發(fā)生機(jī)制3.1.3　毛白楊未減數(shù)花粉發(fā)生的分子標(biāo)記3.1.4　毛白楊天然未減數(shù)2n花粉的利用3.2　青楊派樹(shù)種天然2n花粉發(fā)生及其細(xì)胞學(xué)機(jī)制3.2.1　青楊派樹(shù)種天然2n花粉發(fā)生及其頻率3.2.2　‘通遼楊’天然2n花粉發(fā)生的細(xì)胞學(xué)機(jī)制4　楊樹(shù)花粉染色體加倍與三倍體選育4.1　白楊2n花粉誘導(dǎo)與三倍體選育4.1.1　毛新楊小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程觀察4.1.2　秋水仙堿誘導(dǎo)白楊花粉染色體加倍的有效處理時(shí)期4.1.3　高溫誘導(dǎo)白楊花粉染色體加倍的有效處理時(shí)期4.1.4　白楊2n花粉生命力測(cè)定及萌發(fā)特征觀察4.1.5　不同倍性花粉的輻射敏感性差異及其應(yīng)用4.1.6　銀腺楊與毛新楊正反交雜種三倍體的生長(zhǎng)情況4.2　青楊派樹(shù)種2咒花粉誘導(dǎo)技術(shù)研究4.2.1　小青楊2n花粉誘導(dǎo)技術(shù)研究4.2.2　‘通遼楊’2n花粉誘導(dǎo)技術(shù)研究5　楊樹(shù)大孢子染色體加倍選育三倍體5.1　大孢子染色體加倍選育白楊雜種三倍體5.1.1　銀腺楊大、小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程及其對(duì)應(yīng)關(guān)系5.1.2　秋水仙堿誘導(dǎo)大孢子染色體加倍選育白楊三倍體5.1.3　源于大孢子染色體加倍的白楊雜種三倍體生長(zhǎng)情況5.2　大孢子染色體加倍選育青楊派雜種三倍體5.2.1　‘哲引3號(hào)楊’大孢子發(fā)生進(jìn)程及其即時(shí)判別5.2.2　秋水仙堿處理誘導(dǎo)青楊大孢子染色體加倍選育三倍體5.2.3　高溫處理誘導(dǎo)大孢子染色體加倍選育三倍體5.2.4　源于大孢子染色體加倍的青楊雜種三倍體生長(zhǎng)情況6　楊樹(shù)胚囊染色體加倍選育三倍體6.1　白楊胚囊染色體加倍選育三倍體6.1.1　授粉后施加秋水仙堿處理誘導(dǎo)白楊三倍體6.1.2　授粉后施加秋水仙堿處理誘導(dǎo)白楊三倍體的細(xì)胞學(xué)機(jī)制6.1.3　白楊胚囊染色體加倍有效處理時(shí)期的判別方法6.1.4　源于胚囊染色體加倍的白楊雜種三倍體生長(zhǎng)情況6.2　胚囊染色體加倍選育青楊雜種三倍體6.2.1　‘哲引3號(hào)楊’胚囊發(fā)育進(jìn)程6.2.2　‘哲引3號(hào)楊’雌蕊柱頭最佳授粉時(shí)期6.2.3　秋水仙堿處理誘導(dǎo)‘哲引3號(hào)楊’胚囊染色體加倍6.2.4　高溫處理誘導(dǎo)‘哲引3號(hào)楊’胚囊染色體加倍6.2.5　‘父本北京楊’生殖細(xì)胞染色體加倍可能性的排除6.2.6　源于胚囊染色體加倍的青楊雜種三倍體生長(zhǎng)情況7　楊樹(shù)合子染色體加倍選育四倍體7.1　‘哲引3號(hào)楊’ב北京楊’雙受精及合子發(fā)育7.2　秋水仙堿誘導(dǎo)合子染色體加倍選育青楊雜種四倍體7.3　高溫誘導(dǎo)合子染色體加倍選育青楊雜種四倍體8　利用三倍體白楊授粉雜交選育多倍體8.1　白楊雜種三倍體小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察8.1.1　毛新楊×毛白楊雜種三倍體小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察8.1.2　銀腺楊×毛白楊雜種三倍體小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂及花粉觀察8.1.3　‘銀中楊’三倍體小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂及花粉觀察8.2　利用毛白楊雜種三倍體授粉雜交選育多倍體8.2.1　毛白楊雜種三倍體配子育性觀察8.2.2　毛白楊雜種三倍體子代形態(tài)變異觀察8.2.3　毛白楊雜種三倍體雜交后代染色體數(shù)目變異9　楊樹(shù)多倍體植株的鑒定9.1　染色體計(jì)數(shù)鑒定楊樹(shù)多倍體9.2　利用葉片大小鑒定楊樹(shù)多倍體可行性分析9.3　利用氣孔性狀鑒定楊樹(shù)多倍體9.4　問(wèn)期細(xì)胞核染色中心計(jì)數(shù)鑒定楊樹(shù)多倍體9.5　流式細(xì)胞術(shù)鑒定楊樹(shù)多倍體10 楊樹(shù)多倍體育種策略的思考10.1　楊樹(shù)多倍體尤其適合紙漿材等纖維用材生產(chǎn)10.2　生殖生物學(xué)研究對(duì)于楊樹(shù)多倍體育種具有推動(dòng)作用10.3　借鑒雜交育種經(jīng)驗(yàn)利于提高楊樹(shù)多倍體育種效果10.4　應(yīng)重視楊樹(shù)染色體加倍途徑在雜合性利用中的差異性10.5　采取梯次選擇策略提高楊樹(shù)多倍體篩選與測(cè)定效率10.6　在楊樹(shù)多倍體良種選育與推廣中應(yīng)注意的其他問(wèn)題參考文獻(xiàn)圖版

章節(jié)摘錄

　　國(guó)內(nèi)外的林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐已經(jīng)證明，在目前的林木育種水平下，選育并在造林中使用良種，可以使人工林輪伐期縮短1／3～1／2，單位面積林地樹(shù)木材積（單位材積）生長(zhǎng)提高20％～50％?！　?.2 林木多倍體育種及其優(yōu)勢(shì)　　林木育種的方法比較多，包括選擇育種、雜交育種、倍性育種、誘變育種以及細(xì)胞工程育種、基因工程育種等。其中多倍體育種（polyploid breeding）是指選育體細(xì)胞核含有三套及三套以上染色體組的林木新品種育種過(guò)程，涉及多倍體的誘導(dǎo)、鑒定、擴(kuò)繁、測(cè)試以及品種認(rèn)證等技術(shù)環(huán)節(jié)。其中多倍體誘導(dǎo)（poly-ploid induction）是多倍體育種的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，屬于染色體工程范疇。　　1935年，巨型三倍體歐洲山楊的發(fā)現(xiàn)（Nilsson-Ehle，1936）成為林木多倍體育種的開(kāi)端。就主要利用營(yíng)養(yǎng)器官的林木多倍體育種而言，與利用生殖器官的農(nóng)作物明顯不同，由于許多樹(shù)種能夠進(jìn)行無(wú)性繁殖，不必?fù)?dān)心多倍體育性差而導(dǎo)致繁殖困難的難題，而多年生習(xí)性又保證品種一旦育成就可以長(zhǎng)期持續(xù)利用等，因此林木多倍體育種的潛力更大、作用更為突出。具體主要用于如下三個(gè)方面?！　。?）紙漿材等短周期森林工業(yè)用材新品種選育。多倍體特別是異源多倍體林木新品種由于綜合了倍性優(yōu)勢(shì)和雜種優(yōu)勢(shì)，遺傳改良效果顯著，不但材積生長(zhǎng)提速，而且在木材材性改良方面亦收效明顯，實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)性狀綜合改良。由于多倍體細(xì)胞巨大性使林木的纖維長(zhǎng)度增大，單位材積的纖維細(xì)胞數(shù)以及細(xì)胞表面積則減小，導(dǎo)致位于細(xì)胞間的木質(zhì)素含量與聚戊糖含量等相對(duì)降低，在木材纖維長(zhǎng)度、化學(xué)組成等方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。例如，三倍體毛白楊（P.tomentosa）的材積生長(zhǎng)超過(guò)普通毛白楊2～3倍，且纖維長(zhǎng)，纖維素含量高，木質(zhì)素含量低，是一種優(yōu)良的紙漿原料（姚春麗等，1992；姚春麗和蒲俊文，1998；房桂干等，2001）?！　。?）利用組織代謝產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)林木新品種選育。多倍體的基因劑量倍增，使植物的一些生理生化過(guò)程隨之加強(qiáng)，新陳代謝旺盛，其體內(nèi)的某些生化成分的含量也相應(yīng)提高。在林木育種中，多倍體育種可望使利用組織代謝產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種品質(zhì)性狀得到改善提高，如樹(shù)木葉蛋白、橡膠以及黃酮等，從而提高林木的利用價(jià)值，降低生產(chǎn)成本。

編輯推薦

　　本書(shū)匯集了著者在楊樹(shù)多倍體育種理論與技術(shù)研究方面的實(shí)踐與心得，主要包括楊樹(shù)多倍體育種研究現(xiàn)狀、多倍體誘導(dǎo)與檢測(cè)技術(shù)方法、楊樹(shù)多倍體育種戰(zhàn)略分析等內(nèi)容。著者尤其重視生殖生物學(xué)基礎(chǔ)研究的指導(dǎo)作用，并突出多倍體誘導(dǎo)與選育效率，強(qiáng)調(diào)染色體加倍技術(shù)應(yīng)用的即時(shí)性和可操作性等。

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