簸箕柳雌雄花芽发育过程的细胞学观察文献综述

 2022-04-11 21:06:01

对于柳树雌雄花序发育过程、花序产生分化差异、柳属植物花絮的产生机制及优树培育等方面,国内外已经有了许多相关的研究,节选其中较有代表性的部分研究,简单介绍如下:

国外期刊中有不少相关内容,如柳树花序方面的研究有2015年不列颠哥伦比亚大学植物学系与英国伦敦皇家植物园邱园共同发表的文章《Evolution of catkins: inflorescence morphology of selected Salicaceae in an evolutionary and developmental context》。作者通过制作杨柳科的花序标本并进行观察,总结了其发育过程,研究了杨柳科花序进化的适应意义。文章中根据趋同进化的假说,分析了在每种情况下,柔荑花序是如何进化的,以及祖先的花序可能是什么形式。本研究使用比较个体发生学和解剖学观察作为基础对以上问题进行了讨论,旨在探讨与柳花序关系密切的非柔荑花序种的形态特征是否可以为柳科柔荑花序的进化研究提供参考。文章中通过比较研究表明,单性花、雌雄异株以及开花与休眠芽的关联作为明显的共同特征可能早于柔荑花序的进化,而不是柔荑花序进化的结果。然而,还有一些其他的性状是特定于柔荑花序生长习性的: 预形成,早熟,芽分化,花序收缩,花减少,侧化。这些性状代表了柳树科柔荑花序进化的必要步骤。本文研究并阐述了柳树科植物的花序形态在进化和发育中的意义,而柳树和杨树开发的丰富的基因组资源将极大地促进杨柳科中其他属的基因组资源的开发。

2018年,北京林业大学的实验室在《Science reports》上发表的文章《A global view of transcriptome dynamics during male floral bud development in Populus tomentosa》中,为了全面了解毛白杨雄性花芽发育过程中的动态转录组,作者研究了毛白杨雄花芽的发育过程并探索了杨树开花的调节机制。作者采集了可以覆盖杨树花发育的八个阶段的花芽,对花组织进行了显微镜观察,并利用石蜡包埋组织对毛白杨雄花芽的形态发生进行研究,同时通过高通量测序获得了毛白杨花芽发育过程中的全局基因表达谱,从而研究不同基因组对花芽发育的影响。在大量数据分析的基础上,作者鉴定了 MADS-box、 Squamosa 启动子结合蛋白样家族(SPL)、受体样激酶(RLK)基因、 FT/TFL1和 co 样家族,以及许多已知花基因的同源基因。此外,共表达网络的构建表明,花基因和已鉴定的枢纽基因之间存在联系。作者深入研究了杨树花发育的分子基础,对于缩短杨树育种周期、提高杨树的生产力、了解杨树开花的复杂调控机制有重要意义。

在中文期刊中同样也有许多相关研究。2020年发表的最新研究有辽宁省杨柳研究所的侯庚博士等人在《安徽农业科学》中发布的《柳树种质资源研究进展》。作者阐述了柳树种质资源研究的重要意义,总结了近年来关于柳树种质资源的研究进展,包括柳树种质资源的收集保存现状、柳树的遗传学研究(包括遗传多样性和亲缘关系以及遗传图谱的构建)、柳树核心种质构建等方面。其中,作者总结了近年来国内外建立的柳树种质资源基因库,并指出最新的遗传学研究方法以及国内外新建立的柳树遗传图谱和柳树核心种植库。作者在整理最新的相关研究后指出,目前我国对柳树种质资源的研究相对较少,乡土柳树种质资源的表型及分子遗传学研究仍需要加强,并在此基础上构建核心种质库以供研究。这篇文章通过总结归纳最新文献的方式为有效保护和合理利用柳树种质资源,开展柳树遗传育种的研究工作提供了参考。

乔玉玲等人于2018年8月的《中南林业科技大学学报》上发表的文章《柳树种质资源创新与杂交利用研究》中对柳树种植资源创新的路径以及人工杂交育种研究进行了分析。作者阐述了柳树种质资源材料创新的3种途径,分别为常规育种、现代生物技术育种及辐射有变育种,其中,常规杂交为主要应用方法。同时,作者开展了以旱柳优良单株为亲本进行的杂交试验,对旱柳进行人工杂交育种,选取优树花枝并采集花粉,采用离体培养法比较雄株的花粉活力并选出优种进行人工控制授粉,总共产生9个杂交组合并筛选出22个超级苗,从而对其进行无性繁殖,在无性繁殖的基础上进行遗传变异分析,以此研究了旱柳种内杂交亲和性。明确了旱柳种质资源创新和利用存在的问题及今后的研究方向。

而在2016年,乔玉玲等人曾于《山东林业科技》中发表的研究《柳树基因资源收集与优树选择研究》则在调查研究的基础上,从山东省柳树中选择优树90个,在优势木对比法的基础上,为散生木及异龄木建立了合适的选优标准。年长柳树经历人工与自然筛选,因此将树木年龄作为第一入选指标, 采用绝对生长量和形质指标相结合的评选方法。进行综合性状优树选择, 确定最终入选的优树,制定了适合的选优树高和胸径生长量标准。作者采集原枝枝条作为柳树种质资源,采用无性繁殖方法进行异地保存,即通过扦插育苗,在山东山东寿光、山东沾化、济南长清、河北海兴等地创立了4处柳树种质资源基因库。从而对柳树的种质资源进行保存,基因库的建立,有利于防止遗传多样性的丧失,并且可以将有性育种及无性育种相结合,从中获得由更高遗传价值的无性系,对柳树遗传变异规律和遗传群体构建等内容的研究有重要意义。

2017年发表于《防护林科技》的《柳树种质资源的收集保存及品种对比试验》中,李斌等人通过建立种质资源库和对比试验林,在一个生长周期内,对引进的各柳树品种(品系)的生长量、形态、抗性等指标进行了测量、观察、记录以及分析。主要测定范围及分析方法有:通过测量树高增长与胸径增长计算生长量;观测各品种的树皮颜色、光滑度、冠幅、分枝角度、叶大小、通直度, 枝下高对种质资源库及其试验林形态特征和质量性状进行观测;测定各品种的病虫害进行抗性分析;采用F值检验分析方法对两个试验区进行分析。经过数据比对,得出以下结论:大多数引进品系生长量超过当地白柳,但在抗虫害冻害等方面表现不足;柳树不同品种(品系)在树高上存在显著差异,而胸径差异表现上不明显。其中,表现最好的柳树品系为引进的柳树品种蒙times;旱330及旱times;白606,作者建议以优种与本地白柳进行杂交育种,选育出新的优良品种,对其他树种则建议作为基因资源进行保留。

2014年吴立栓于《杨树开花习性及其致敏性研究》中,作者认为对杨树展开致敏性研究有重要意义。本文对现有的各类杨树种质的开花习惯(花期、花量)进行观测,对雌雄花空间分布进行研究,提取杨树花粉及花絮中的蛋白质,并对其中与致敏有关的蛋白进行鉴定。作者首先观察了杨树在不同物候期的发育状态,并鉴别每个单株的性别及雌、雄花揭示了杨树雌雄花花期和花量的遗传变化规律;通过树高、胸径、集花位等参数选出优树,并对优树花絮量进行估计,通过遗传参数估算;对少絮杨树无性系进行综合评价;采用三种蛋白提取方式(三氯乙酸丙酮沉淀法、丙酮沉淀法、饱和酚法),提取杨树花絮及花粉中的蛋白,经双向电泳分离及质谱分析后,在主要致敏蛋白数据库中对其进行致敏蛋白的同源性序列比对,从而对不同的杨树种质花粉或花絮展开致敏性研究。这篇文章对研究杨树的开花习性、遗传变化规律及杨絮量的相关因素、提取杨树花絮花粉蛋白等方面都有贡献。可以作为选育少絮品种杨科植物的参考。

2019年侯勇于《杨树花化学成分及其生物活性研究》中,选取毛白杨雄花序为研究对象,对杨树花提取物进行分部位溶剂萃取,采用吸附法、色谱法、结晶法等方法对萃取物全面地进行化学成分的分离纯化,分离了48个化合物。结合化合物的理化性质并利用多种波谱技术鉴定了其中42种毛白杨雄花序的提取化合物的结构,并比对化合物数据库,发现其中一个为新化合物。作者对毛白杨雄花序部分化合物进行了生物活性研究,分别采用MTT法、ABTS快速法等方法对部分化合物体外细胞毒活性、体外抗氧化活性、体外抗炎性活性进行评价。通过本课题研究,可以发现杨树花中富含丰富的有效成分,有较高价值。

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