08级森林资源保护与游憩唐洋洋080903110082遗传学对林木保护现状的分析【摘要】近年来, 由于全世界排碳量急剧增加, 导致了温室效应, 使全球气候变暖和引起气候反常, 灾害的增多, 已引起世界各国的关注，由此大家都关注森林的碳汇问题，因为森林对全球碳循环起着重要作用。
但是现在全球多个地方森林植被破坏严重，如何恢复是一个深广的问题，而通过遗传学中多中方法可以实现一定程度的对森林的保护，这篇文章主要阐述了遗传学对现在林木的保护现状以及发展趋势，借此了解遗传学对森林保护的初步方向。
关键词：林木遗传学、现状、发展在较长的时间里, 世界林业及生态环境保护事业的发展, 仍然将继续面对和着力解决个方面的问题，一是森林资源培育问题，二是森林生态环境保护问题，三是森林资源的高效利用问题。
其重点要在基因工程和林木良种培育技术方面取得重大进展, 而树木生长发育的生物遗传学研究方向主要是利用分子生物学方法, 研究林木性状遗传变异特点、林木遗传基因图谱与数量性状基因定位, 以了解掌握林木遗传规律, 并通过育种手段, 为林木在抗性、材性等多性状改良上提供理论和方法同时, 在分子水平上探讨树木重要性状或生物特性形成和调控机制, 如林木优异基因资源挖掘、林木高密度遗传图谱的鉴别等, 通过这些研究探索, 以提高对树木生长发育规律的了解, 促进源头创新。
还可以通过对基因工程育种技术研究在揭示林木育种所针对的优质、抗逆目标性状的分子机理基础上, 大规模克隆与优质、抗病虫、抗逆等重要性状相关的功能基因和调控因子, 并验证其功能与作用, 明确在林木育种中的应用价值, 获得性状改良的高效目的基因, 实现基因工程源头的创新。
以此来获得更多的优质、适应性强、成林更快的数木种类。
林木遗传学科的国内进展一．基因组学研究进展我国林木遗传连锁图谱构建相对较晚, 但发展极为迅速。
已完成马尾松、尾叶按、细叶按、杉木和杨树欧美杨、美洲黑杨、响杨银白杨、美洲黑杨欧美杨、美洲黑杨青杨、毛新杨毛白杨遗传图谱的构建。
这些遗传图谱为林木数量性状基因定位、分子标记辅助育种、目的基因定位与分离以及比较基因组研究奠定研究基础。
二、遗传多样性研究进展国内林木遗传多样性研究紧跟国际相关研究的进展, 在诸多方面取得了显著的成绩。
林木种类上, 开展遗传多样性研究的造林树种和珍稀濒危类树种较多, 如杨属、青杨、马尾松、云杉、台湾杉等。
应用方向上, 包括天然群体遗传多样性分析, 为树种改良策略的制定提供理论基础, 如对合果木的研究；种子园遗传多样性分析, 如对马尾松实生种子的研究；种植材料的多样性分析, 如对杨属无性系的研究；濒危树种的保护生物学研究, 如对台湾杉的研究；育种材料的遗传多样性, 评估其产生杂种优势的潜力, 如对杉木部分双列杂交亲本的研究。
林木遗传学科的国内外差距分析我国林木功能基因组研究虽然已经取得一些进展, 但与国际上的先进水平尚有很大差距。
理念上的差距无论是基因组学还是蛋白质组学都应该强调“组”的变化, 通过对“组学”的研究, 才能进一步揭示影响生物生长发育、对环境的适应性、应激性的“基因或蛋白质组”。
通过生物信息学分析这些基因或蛋白质在整个生命调控网络上的节点位置, 从而进一步筛查关键基因和蛋白质。
然而, 目前很多林木科技工作者对于“组学”的概念理解尚不充分, 在研究中过于追求对关键基因和蛋白质的研究, 往往忽视了对整个生理生化反应代谢途径的研究。
研究工作的滞后国外相关研究起步早, 投人力度大, 研究深人。
国内目前还停留在构建全长文库、库或利用同源序列进行基因克隆, 鲜有开展或突变体库研究在功能基因组技术方面, 国内跟踪研究多, 多数为引进国外技术, 原创性成果少国内在建立木本植物基础研究平台方面刚刚起步, 而国外在木本植物的基因组学及涉及休眠过程、木材形成过程的基因调控、重要性状的基因定位等方面取得了重大进展, 国内的有关研究只涉及很少几个方面缺乏自主开发的分子标记, 如自主开发的标记不多, 还没有利用进行相关研究的报道林木遗传多样性在相关学科中的应用非常有限, 有待扩展和深化。
人才上的差距基因组学与蛋白质组学都是涵盖了生物学和生物信息学等多门学科的综合性学科。
目前我国在这方面的顶尖人才相对匾乏, 对于高水平研究的驾驭能力相对较弱, 严重地制约了我国基因组学与蛋白质组学研究的发展。
创新上的差距目前从我国林业科技工作者发表的相关论文可以看出, 我国的林木基因组学与蛋白质组学研究还处在“照猫画虎”阶段, 模仿的痕迹比较重。
对科学问题的阐释和研究思路上的创新较少。
之所存在这些差距，是因为我国的林木遗传学研究还有很多的问题需要解决。
在基因组研究方面, 林木基因组与蛋白质组数据库相对较小, 可用资源少是制约林木基因组学与蛋白质组学发展的主要瓶颈。
目前除杨树基因组外, 其他林木树种的基因组测序工作均未开展, 数据积累也相对较少, 尤其是一些珍稀濒危树种几乎没有任何进展。
近年来, 基因测序技术和质谱技术的迅速提高和成本不断降低, 给林木基因组和蛋白质组研究带来了曙光。
可以通过构建。
文库和大规模测序的方法丰富林木基因组数据库通过先进的高通量质谱技术完成林木蛋白质的序列分析工作通过参照拟南芥、水稻、杨树等模式植物的基因与蛋白质序列完成其他树种基因与蛋白质的功能注释。
在分子标记开发方面, 目前已开发的多种分子标记, 在树木遗传多样性分析和评价、遗传图谱构建、重要经济性状相关基因的定位、基于候选基因的联合遗传学研究和重要经济性状的图位克隆等方面进行了广泛的应用。
但由于林木固有的特性如树体高大、世代周期较长且多为异交等, 基于杂交群体的定位工作虽已取得重要进展, 但仍存在许多问题, 使其不能立即在生产中发挥重要作用。
为此, 创造合适的作图群体、开发适用于林木作图的软件及更有效的分子标记技术是林木遗传学者巫待解决的关键问题。
但随着林木测序工作的顺利开展, 特别是杨树和按树全基因组测序工作的完成和许多EST数据库的建立, 基于候选基因的联合遗传学研究将会在阐述影响森林生产力、适应性和抗性的分子遗传学机制方面发挥越来越重要的作用, 在林木中实现基因或标记辅助育种的目标。
解决方法为解决这些问题我们需要不断采用新的高分辫、高灵敏、高通量分析技术，因为林木蛋白质组学从研究范围来看, 只局限于少数几个树种, 还未全面展开从研究内容来看, 覆盖面较广, 但都不够深人从研究所采用的技术手段来看,主要是双向凝胶电泳一、质谱以及氨基酸测序技术等。
还有林木自身由于生长周期长, 基因组较大、遗传复杂等特点而严重阻碍了对其生理、生化及分子生物学的研究。
同其他木本植物相比, 杨树由于基因组相对较小、遗传转化比较容易等特点已被广泛接受作为林木研究的模式树种。
特别是其基因组草图的完成将为林木蛋白质组学研究提供重要信息。
深人开展对模式树种的研究有利于阐明林木生长过程中特有的生命现象如休眠、适应性、木材形成等重要性状的分子机制, 也为进一步开展其他木本植物的研究奠定了基础。
同时, 大量序列信息及基因表达谱信息等必将大大推动林木蛋白质组学的研究。
最后, 值得一提的是, 生物体内的蛋白质不是孤立存在, 而是相互作用的。
因此, 应用酵母双杂交技术〕、蛋白质芯片〕来研究蛋白质间相互作用才能使我们真正理解基因的功能。
随着林木遗传多样性研究已进人群体基因组学时代, 全基因组扫描和传统群体遗传学方法结合后, 提高遗传多样性评估的准确性, 更能阐明复杂的进化问题。
林木由于驯化程度低、自由授粉群体大、遗传和表型变异大, 是揭示群体适应性分化的分子机理的理想材料。
是新一代的遗传标记, 尤其是源于功能基因和序列的, 随着分型技术的发展, 其花费将越来越低, 应用将日益广泛。
发展方向林木基因组学与蛋白质组学是发展较快的学科之一, 近年来在广度上和深度上都得到了飞跃的发展。
已从孟德尔、摩尔根时代的细胞学水平, 深人发展到了现代分子水平。
一方面由于遗传学与许多学科相互结合和渗透, 基于许多边缘学科的形成基础上发展起来的另一方面由于近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备的应用, 因而能由表及里、由简单到复杂、由宏观到微观, 逐步深人地研究遗传物质的结构和功能。
以蛋白质组学和功能基因组学为基础的遗传学研究是未来发展的重要方向, 因此, 以探索林木性状形成机制为代表林木基因组学和功能基因组学研究将成为一项重要的战略任务。
为此, 首先需要建立和完善规模化、高效率的重要树种功能基因组和蛋白质组研发体系,寻找重要抗逆性状和材质材性形成关键基因、重要多因素多基因性状和具有重要生理功能的基因用于开发利用。
其次, 加强对林木基因组学和蛋白质组学基础研究的长期持续投人, 根据木本植物生长周期长和遗传背景复杂的特点确定科学研究的周期和投人力度。
林木遗传学科是林学中一门基础学科, 深人开展重要树种的遗传学研究对探索木本植物生命的本质和提高育种工作的预见性, 推动林学学科的发展都有着巨大作用。
林木育种目标多种多样, 我国用于培育人工林的树种要求优质、高产、抗病树种, 在盐碱、干旱等立地条件严酷条件下造林要用抗逆性强的树种。
因此, 针对国家需求, 林木遗传学应深人研究林木重要性状的遗传规律, 可以指导人们的育种实践, 提高林木育种效率。
林木基因组学与蛋白质组学又是林木遗传学的基础, 也是针对树木特点的最有效的研究方法。
深入开展重要树种的基因组学与蛋白质组学研究对探索木本植物生命的本质和提高育种工作的预见性, 推动林学学科的发展都有着巨大作用。
林木育种目标多种多样, 用于培育人工林的树种要求优质、高产、抗病树种, 在盐碱、干旱等立地条件严酷条件下造林要用抗逆性强的树种。
深人研究林木重要性状的遗传规律, 可以指导人们的育种实践, 提高林木育种效率。
通过加强我国林木遗传多样性研究, 重点针对我国已有的重要种质资源, 评估其利用潜力和改良策略, 尤其是对珍稀濒危树种, 制定科学的保育策略。
创建我国林木遗传多样性研究的技术系统和信息网络, 提高我国林木多样性研究的原始创新和集成创新能力, 实现相关技术的新突破。