南京林业大学重点学科简介——林木改良与种质创新江苏省重点学科——林木改良与种质创新◆学科简介本学科利用高新生物技术和系统生态理论，充分发挥苏北的光热水土资源，培育了以杨树新品种为基础、杨木加工利用为龙头的江苏杨树产业。

使昔日风起飞沙满天、碱花片片的苏北大地致富脱贫，已发展成为支柱产业。

如今，苏北大地，一片片杨树林郁郁葱葱，杨树防护林纵横交错，绵延数百公里，道路绿树成荫，一望无际。

苏北农村生气勃勃，气象万千。

这一切都是由我学科经过30多年的艰苦奋斗，将选育出一大批杨树优良品种，在苏北农村，大力推广的结果。

目前全省杨树总面积175026公顷，总蓄积量近4800万m3，每年上市的商品材近400万m3，直逼华东木材大省福建。

目前全省大中型木材加工企业30多家，加上乡镇企业数以千计，均以杨树为主要原料生产胶合板、细木工板、多层板、贴面板、刨花板、中密度纤维板等，年销售总额达92.28亿元，产品销售日本、韩国、新加坡、意大利、美国和中东地区。

当前江苏省的胶合板产量已跃居全国第一，这在江苏经济发展史上是前所未有的。

江苏省率先在全国形成了个颇具规模的新兴产业——杨树产业，并成为苏北各县的富民强县的重大举措，促进了农村经济的发展，增加了农民的收入。

除此以外，本学科在宜、溧山区和宁镇丘陵地区大面积推广杉木、马尾松、枫香和马褂木等良种，对繁荣山区经济也发挥了重要作用。

◆目前主要研究内容①利用细胞工程和基因工程技术与常规育种相结合，选育高产、优质、抗病虫害的杨树新品种；②本学科与营林、木材工业、林产化工等学科交叉渗透，用高新技术改造传统产业，开发新板种，生产高附加值的产品，提高经济效益；③对全省32个杨树基地县实行全方位的技术服务。

在淮阴、宿迁、徐州、盐城等市建立杨树良种繁育基地，形成市—县—乡（镇）良种推广体系；并在各市营造大面积的示范试验林，进行定向培育。

指导广大农民科学培育杨树，达到高产、优质和高效的目的，使农民迈上致富路，实现小康。

④结合江苏城乡一体化和小城镇建设需要，培育一批以城市绿化、美化为目标的观赏树种和花卉新品种，如红叶枫香、马褂木和石蒜等。

注：◆学科方向简介林木遗传改良主要研究内容1．高产优质美洲黑杨新品种选育。

“九五”国家科技攻关期间，又选育出了6个杨树新品种。

这些新品种具有生长快，材质好，抗病能力强的优点，已在黄淮和长江中下游广大平原地区大面积推广，取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益。

与此同时从美洲黑杨南部天然分布区收集了大量的优良种源和家系，拓宽了遗传基础，提供了一批新种质。

由于杨树优良品种的推广，为江苏省创建了一个支柱性的新兴产业—杨树产业，促进了江苏经济的持续发展，成为苏北地区富民强县的重要途径。

目前江苏省人造板产量跃居全国第一，在江苏经济发展史上是前所未有的。

2．杉木多世代改良。

在60年代本学科提出了种内杂种优势利用和良种繁育体系的研究，在福建营建了全国第一个杉木种子园，“九五”期间由科技部认定了“杉木第三代遗传改良”成果，在国内尚属首例。

通过杉木多世代改良，初步实现了福建等南方各省区杉木生产良种化，获得了巨大的经济效益，同时推动了全国整个林木育种的进程。

3．马尾松材性遗传变异与制浆造纸优良种源选择研究。

阐明了马尾松材积生长、木材性状与纸浆产量及纸浆性能之间的关系，选出了一批生长快，纸浆得率高，纸浆性能好的优良种源。

4．木材性状的早期测定研究。

林木生长周期长，突破林木重要性状的早期测定技术是当前国内外研究的热点。

本学科在杨树木材性状早期测定技术上取得了重要突破。

研制成功了先进的单色软X射线木材密度计，为木材性状早期测定提供先进手段。

通过对杨树年轮宽度和年轮密度组成的12个性状的遗传参数估算和遗传相关分析，确定了较为理想的选择年龄和选择性状。

今后的研究思路和可能取得的突破是：在重视产量育种的同时，更要深入开展木材品质和抗性育种研究，争取在“十五”期间选育出一批高产优质抗性强的杨树、杉木和马尾松等树种的优良品种家系。

林木基因组本方向的主要内容1．发表了我国第一张林木遗传图谱。

利用RAPD标记和单株大配子体构建马尾松的分子标记连锁图谱。

2．利用RAPD标记和响叶杨（P. adenopoda Maxim）×银白杨（P. alba L.）的F1群体，按“拟测交”的作图策略，分别构建了响叶杨和银白杨的分子标记连锁图谱。

作图群体为82个单株（包括双亲）。

试验结果获得了326个分离位点和7个3∶1分离位点。

3．目前国内外所构建的林木遗传图谱密度普通偏低，大多数图谱的标记在300个以下，精度不高，影响数量性状基因定位。

因此构建高密度的遗传连锁图谱是林木基因组研究亟待解决的问题。

本研究以（美洲黑杨×欧洲黑杨）×美洲黑杨的三交群体为作图群体，利用RAPD、AFLP、SSR、ISSR等分子标记构建高密度的遗传图谱，现已获得1000个标记，并在此基础上开展性别分化、木材密度等性状的基因定位。

4．杉木遗传图谱构建取得了重要进展。

利用特殊亲本组合F1代构建了有100个左右分子标记的遗传连锁图谱。

在两个特殊性状杂交组合88个个体中发现143个特异性标记。

根据杉木遗传框架图谱，对杉木生长和形态性状的QTL相关进行了探索，发现分枝、树高等性状存在相关的QTL。

5．构建了尾叶桉和细叶桉RAPD标记的遗传连锁图谱。

尾叶桉的连锁图谱包括16个连锁群，共129个标记；总图距1741.3cM；细叶桉连锁图谱也包括16个连锁群，96个标记，总图距992.1cM。

对尾叶桉和细叶桉的苗高，分枝数目QTLs进行了定位和分析。

6．林木遗传作图新理论的研究。

构建数量性状基因图谱（QTL图谱）源于近交物种。

但是林木为异交物种，其遗传负荷较高，大多数有自交不亲和或近交衰退现象，因此林木要象近交物种那样利用近交系所产生的分离群体进行QTL作图几乎是不可能的。

本研究提出林木复杂性基因定位的新策略，即通过对分子标记与潜在的QTL之间连锁不平衡的分析，可为QTL的高解析度定位提供一条新的有效的途径。

今后的研究思路和可能取得的突破是：构建“双高”遗传图谱，即高密度高解析度，进而开展数量性状基因定位和分子标记辅助选择育种。

与此同时，开展EST计划，为构建林木物理图谱创造条件。

分子细胞遗传本方向的主要内容1．本学科与中国科学院上海植物生理研究所植物分子遗传国家重点实验室合作，在短短3年多时间内获得了毛白杨、小叶杨、美洲黑杨×小叶杨、泡桐、悬铃木和桑树等6个树种或杂种的原生质体再生植株。

林木原生质体培养，将除去细胞壁的单个裸露细胞，即原生质体，使它再生完整的植株，其难度是很大的，过去国内不少研究机构亦进行过林木原生质体培养，但未能将此项研究坚持下去。

在国内唯有我们两个单位通过不断探索，终于在林木原生质体培养领域内取得了突破，在国内外引起了很大的反响。

在林木原生质体培养成功的基础上，又开展了杨树派间的体细胞融合研究，获得了美洲黑杨和青杨、美洲黑杨和胡杨体细胞杂种的愈伤组织，诱导植株再生正在进行中。

林木体细胞融合研究，由于林木是异花授粉植物，遗传上高度杂合，限制了林木细胞融合研究，迄今为止，获得体细胞杂种的愈伤组织在国内外还是第一例。

2．林木基因工程研究取得了重要进展，在国内首次将两种抗虫基因，即苏云菌杆菌毒蛋白质基因（Bt）和胰蛋白酶抑制剂基因（cPTI）同时导入杨树并获得抗虫的转基因植株；与此同时，将Bt和蝎毒素基因（AaIt）双价抗虫基因导入杨树亦获得了转基因植株。

通过农杆菌介导将防御素基因（NP-I）导入毛白杨获得了抗病的转基因杨树。

林木的抗逆性状改良在林木改良研究中占有重要地位，但是用常规育种方法难于取得成效。

本学科将抗盐基因，即甜菜碱脱氢酶（BAPH）导入美洲黑杨×小叶杨，获得了能耐0.7%NaCl的转基因植株，对开发江苏滩涂及我国西北部有重要作用。

近年来，本学科与中国科学院遗传所合作，构建了双价抗病基因，即防御素（NP-I）基因和天麻抗真菌蛋白（GAFP）基因的高效表达载体，这是具有自主知识产权的抗病基因。

本研究方向无论在广度和深度上在国内同类学科中处于领先地位。

今后的研究思路和可能取得的突破是：进一步改进表达载体提高转化效率，并对林木基因工程中的一些理论问题，如基因沉默等进行研究，以提高研究水平。

同时加快产业化步伐，将科研成果迅速转化为生产力。

林木发育遗传与系统进化本方向的主要内容1．木材形成分子机理与基因调控。

在林木的形成层发生、发育和分化的细胞生物学研究的基础上，探索速生树种的木材发育、特异蛋白质、木质素和纤维素积累分子机理。

2．林木染色体特异区段分析与定位。

利用显微操作仪完成了杉木单染色体的分离和PCR单染色体扩增。

为建立BAC文库及重要基因克隆打下基础。

3．竹类植物开花衰老机制与控制。

木本多年生植物的衰老生物学研究至今仍然是空白。

竹类植物具有与其它木本植物完全不同的开花与衰老过程。

其营养生长的周期达到30年（丛生竹）或60年（散生竹），在人工栽培条件下可以达到上百年，但一旦开花便衰老死亡。

本研究以竹类植物为材料，探讨多年生木本植物衰老进程和遗传机理。

4．木本植物生殖工程。

开展精细胞、胚囊和卵细胞的分离，精、卵细胞离体融合的研究，并对精、卵和合子细胞进行遗传分析，以及植物双受精的选择性与植物极性形成的遗传基础。

5．系统进化研究。

目前着重研究植物种间协同进化、中国特有的珍稀濒危树种的系统发育等重大理论问题。

6．污染胁迫下苔藓的遗传变异，重点研究大气重金属污染对苔藓结构与发育的影响，以及染色体的畸变。

通过研究对竹类植物衰老机理以及树木种间协同进化等领域取得突破。

今后的研究思路和可能取得的突破是：在对林木的形成层发生、发育和分化的研究基础上，进一步阐述木材发育的机理，为提高人工林木材品质提供依据；物种间的协同进化是当前生物学研究的一个热点，但对植物种间的协同进化研究极少，本实验从分子水平上开展这方面研究，争取获得突万破性进展。

群体和数量遗传本方向主要研究有：1．利用微卫星（SSR）分子标记，研究栲树群体的遗传结构，以期获得更多的遗传信息，为栲树遗传多样性保护提供更可靠的依据，亦为其它树种的群体遗传学研究提供参考。

2．通过DNA序列的测定和分析，研究中国栎属树种与欧洲、美洲及非洲栎属树种的群体遗传与进化，以及研究杨属派间、派内种间的系统发育关系。

3．发展异交物种的数量性状的主基因—多基因混合模型。

并利用混合模型对杨树等树种的抗病性状进行遗传分析，研究杨树抗黑斑病性状遗传变异原因和基因作用方式，为杨树等树种的分子抗病育种提供理论依据。

4．林木群体多位点连锁不平衡理论模型研究。

利用多位点分子数据，对多位点效应进行分解，探索林木群体的二阶至多阶连锁不平衡状态，揭示林木群体多位点遗传结构，更深层次揭示林木群体多位点遗传变异。