林木抗性育种文献综述学院：林学院班级：林学10a班姓名：舒德远指导老师：赵杨副教授目录1 前言 12 抗非生物胁迫 12.1 抗寒性 12.2 抗旱性 32.3 抗盐碱性 43 抗生物胁迫 53.1 抗病性 63.2 抗虫性 74 总结 85 参考文献 101 前言我国地域辽阔, 气候温和,由于各地地理条件和气候的多样性, 形成了各种不同的抗性林木品种很多树种不仅有经济效益和生态效 益，而且作为防风固沙, 荒山、荒坡绿化, 造纸用材等被广泛栽植 经过漫长的岁月演变, 很多树种形成了多种适应环境, 抵抗逆境的特 性, 其抗逆性及生态适应性机理在越来越多的领域被广泛研究［1］ 2 抗非生物胁迫非生物胁迫的严重程度、持续时间、出现频率，会对树木造成不 同的影响胁迫可以引起树木的一系列反应，从调节基因表达、细胞 代谢到生长表现大量专家和学者在林木抗非生物胁迫方面做了很多 的研究林木在遭受逆境胁迫时, 细胞内会产生大量活性氧, 细胞内 的活性氧产生与清除之间的平衡会受到破坏, 导致活性氧和自由基 在细胞内的积累, 加速了膜质过氧化和膜蛋白间的聚合, 从而损伤膜 系统［2］2.1 抗寒性植物的抗寒性(plant for cold resistance)是指植物在长期对低温 环境的适应中，通过本身的遗传变异和自然选择获得的一种抗寒能 力，是由多种微效的特异的抗寒基因调控的，包括抗冷性和抗冻性。
严学东，庄南生［3］根据植物生物膜的膜脂相变温度可将植物划分为 完全不抗寒植物、低度抗寒植物、中等抗寒植物、高度抗寒植物、非 常抗寒植物等五类并且总结到目前虽然在抗寒生理研究上取得了很 好的成绩，也通过分子技术克隆了一些植物抗寒基因并通过基因工程 手段使部分植物的抗寒性有所提高但对于植物的低温反应和抗寒的 分子机理并不清楚，如冷信号是如何传递的，各种抗寒基因又是如何 发挥抗寒活性的等问题尚需深入研究马凤翔，陈晓阳［4］于 2011年 从物理学的角度介绍了生物电阻抗技术的原理、方法及其在林木抗寒 性研究中的应用从物理学的视野得出利用电阻抗法可以研究植物的 抗逆性且比其他方法更为直接和灵敏,拓宽了林木抗寒性育种的渠 道何小勇、柳新红等［5］以 5 个种源的翅荚木叶为材料,采用叶片离 析法和石蜡制片技术观测叶片结构特征、电导率法测定其半致死温 度、差示热量扫描仪测定其过冷点温度,并结合田间试验分析不同种 源翅荚木苗期的抗寒性及其与叶片结构的关系结果表明不同种源翅 荚木叶片细胞结构紧密度( CTR) 和疏松度( SR) 与种源的抗寒性有 一定的关系,CTR值越大、SR值越小，种源的抗寒性越强。
为林木抗 寒性育种在种源选择上提供参考胡建芳、陈建中等［6］在综述国内 外植物抗寒性研究进展和方法的基础上，阐述杨树抗寒性研究的最新 动态，认为通过对相对电导率、脯氨酸、可溶蛋白、可溶性糖、丙二 醛及保护酶系统、水分参数等指标的综合分析，能够对植物的抗寒性 做出科学的判断,为林木抗寒性育种提供新的研究方向2.2 抗旱性植物的生长发育过程受许多环境因子的影响，水分是最重要的影 响因子之一因此，水分也就成了影响林木生长与分布的关键因子 季孔庶,孙志勇,方彦［7］ 根据国内外林木抗旱性研究现状, 综述了林 木抵御干旱的机制、抗旱性指标、抗旱性鉴定技术、抗旱树种和优良 种质选育等方面的研究进展, 并就林木抗旱性研究领域存在的相关 问题进行了讨论, 指出机理性研究、常规方法与生物技术有机结合、 根系研究、林木抗旱性选育、林木抗旱性的动态跟踪分析等林木抗旱 性的研究趋势王丁, 张丽琴, 薛建辉［8］ 从生理和分子层面对林木 受干旱胁迫的响应及其机理进行了较为详细的综述,对我国林木抗旱 性研究现状提出了生理和分子层面发展的建议王丁，张丽琴，薛建 辉［9］为了评价不同喀斯特苗木的抗旱能力，并建立一个简便、适用 的林木抗旱评价指标体系，利用水力结构理论，研究苗木的水势、水 力结构、保水力和苗木耗水量等一系列相关参数，探讨苗木的吸水潜 能、水分运输与分配效率、保水能力和耗水强度等4 个方面的差异， 并综合评价不同苗木的抗旱能力，并比较了“隶属函数法”和“多维 空间坐标综合评定值累加法”2 种不同的苗木抗旱性评价方法。
得到 不同树种苗木不同水分运转过程对树种抗旱性的贡献率不同，在被评 价树种数量较少的情况下，采用多维坐标综合评价法适用性更好的结 论何茜［10］以19个毛白杨兀性系陌木为材料，采用干旱胁迫等方法， 研究了不同水分条件毛白杨兀性系阿木生长规律、叶解剖结构特点， 不同时刘叶水分生理特性、光合和蒸腾耗水特性，以及毛白杨兀性系 在上壤干旱及复水过程中的生长与生理生化反应；并以40个毛白杨兀 性系5年生林木为研究对象，与陌木对比，研究了林木的形态、生长 及生理特性，筛选出了速生且抗旱性和节水性都较强的毛白杨兀性 系，进而为毛白杨育种实践提供理论依据2.3 抗盐碱性土壤盐渍化是威胁生态安全和人类生存的重要环境问题之一,同 时,全球耕地面积的减少也促使人们将目光投向大面积盐碱地、海岸 带和滩涂地带的开发利用林木抗盐机理和抗盐林木品种选育日渐成 为各国学者研究的热点教忠意,王保松, 施士争等［11］提出选育耐盐 植物,充分利用盐碱土资源,创造生态效益、经济效益和社会效益是一 项利国利民的系统工程植物耐盐性遗传改良一般有以下几个途径: 引种筛选、杂交育种、诱变育种、基因遗传工程和耐盐突变体筛选 王伟, 高捍东［12］提出有效提高植物耐盐能力的方法主要是通过传统 的育种方式和现代的转基因手段。
通过遗传筛选或者物理、化学等手 段诱导的有机突变体都是较普遍的抗性育种的方式通过转基因的方 法转入不同的功能基因来提高植物的耐盐能力, 在理论上来讲是一 种高效的方法, 但现阶段所面临的困难也比较大, 主要是受植物自身 对盐胁迫的综合忍受能力以及可能产生的一些毒副作用的限制目前, 对于植物抗性的研究中, 虽然通过对有关后转录水平上和翻译后修 饰机制的调控因子实施正、负修正的方法, 已经在提高一些植物抗性 方面取得成功, 但是有些关于植物抗性确切的功能机理尚未完全研 究清楚; 当前的转基因策略仅是基于对一部分调节因子粗略操作, 在 提升植物抗性能力的同时却多数以牺牲植物的正常生长发育为代价 李庆贱,陈志强,时瑞亭等［13］以9个白榆家系的一年生苗为材料，在土 壤盐碱含量梯度控制试验条件下，测定了不同家系苗木的生理指标与 受害情况结果表明:苗木耐盐碱能力在家系间不同，净光合速率、 气孔导度、蒸腾速率、光系统II内稟光能转换效率、潜在活性与土壤 盐碱含量的变化协同性较好，且在家系间有显著差异根据光合和荧 光有效指标以及苗木受害情况对白榆家系耐盐碱能力有相似评价效 果分析表明，有效指标间存在显著或极显著相关。
利用生理指标评 选有较高耐盐碱能力的白榆家系是可行的赵建诚，曹帮华，侯蕊等 ［14］得到不同刺槐无性系在盐碱胁迫时生理生化指标的不同变化规 律及它们间的相关性说明了组织在盐碱胁迫条件下叶片代谢的变化 及其相互关系这些生理生化变化是组织对盐碱胁迫的一种防御、躲 避和忍耐的生理机理以这些指标的变化作为抗盐碱性鉴定指标，可 通过代谢变化来反映刺槐不同无性系的抗盐碱机理3 抗生物胁迫在一个平衡状态下的森林生态系统中，是不会爆发病虫害的，而 越稳定的生态系统，平衡就越不容易被破坏森林生态系统失衡后猖 獗成灾的病虫害，使生态系统更加不平衡，降低或破坏森林生态系统 的生产力和稳定性对此，很多专家和学者在林木抗生物胁迫方面做 了大量研究3.1 抗病性林木病害种类繁多, 一般而言, 林木在其整个生长期内都会遭受 到病原物不同程度的侵害林木病害成为林业生产的主要限制因子之 一, 培育抗病林木品种已成为林业工作者的一项重要任务崔彦海， 杨彦龙等［15］提出林木抗性育种是林木抵御各种自然“灾害”、维持 林分较高生产力的根本途径之一, 基因工程和细胞工程的应用大大 缩短了林木的育种周期, 而且具有高度的育种定向性, 它们的出现为 林木抗性育种提供了一个划时代的新技术。
近年来，生物技术在林木 抗性育种领域, 尤其在抗除草剂、抗虫和抗病育种方面的应用取得了 举世瞩目的成就冯丽贞［16］以经筛选的福建11个桉树主栽种系为研 究对象，在对不同桉树种系抗病性进行鉴定基础上分别从形态结构、 生理生化和抗病基因角度比较不同抗病类型桉树种系对焦枯病的抗 性差异，筛选桉树对焦枯病抗病性早期鉴定的重要形态和生化指标， 以期选出优良的抗病种系推广栽培，有效地控制焦枯病的发生同时 利用SSH方法构建桉树响应焦枯病菌侵染的正向差减文库，从分子水 平揭示桉树对焦枯病的抗病机制，为今后基因工程培育桉树优良品种 提供依据，这对抗病桉树资源的开发利用具有重要理论和实践意义 李莲芳［17］ 通过对传统林木遗传改良的成就进行概述，分析了基因 组研究的发展对传统林木遗传育种的影响，基因组时代的林木遗传改 良方法研究结果表明，传统的林木遗传改良在提高林木生长量和抗 性等选育方面取得了显著的成果，单一或者几个树种成为一个国家或 地区的主要造林树种成为可能; 基因组学的发展从基因的水平对认识林木的遗传本质提供了信息，也丰富了传统遗传改良的方法和手 段，必将加速林木遗传育种的进程李金花［18］提出油橄榄抗病育种 需要不断的深入, 采用多种方法和措施筛选和鉴定抗病性资源, 通过 系统选育、远缘杂交等有效地利用抗黄萎病种质资源, 定向选择、创 造抗病性强的新物种、新品种、新种质。
3.2 抗虫性由害虫、真菌、病毒、细菌等有害生物因子引起的病虫害是森林 树木死亡和产品减少的重要因素张立钦,董林根［19］提出应用基因工 程进行林木抗病虫育种有其显著的优越性, 它可以大大地缩短育种 周期; 又可在基因水平上改造林木抗性遗传物质, 更具科学性和精确 性, 提高了育种的目的性和可操作性此外, 还大大地扩大了育种的 范围, 打破物种之间的生殖障碍, 实现基因的共同性方海涛，段立 清［20］提出机械损伤诱导抗虫性的研究较化学因子诱导抗虫性的研 究要少得多，因此加强机械损伤诱导抗虫性的研究对人们认识林木诱 导抗虫性机制有重要的意义林木受到害虫危害产生的机械损伤诱导 林木抗虫性与环境密切相关，加强抗性与环境相互关系的研究，是今 后研究的主要内容另外，林木受伤后，哪些信号可以作为系统信号， 系统信号传递产生的途径，是通过韧皮部还是木质部传递，到达目的 组织后如何诱导防御反应，不同的系统信号是否传递不同的信息，诱 导的基因表达是否相同，以及不同系统信号间的关系等都有待进一步 探索林木被诱导的挥发物是否会对同一害虫的不同天敌的相互关系 产生影响，至今未见有相关的报道另一方面，关于机械损伤和虫害 诱导的研究主要集中在松科和杨柳科的部分树种，这种诱导抗性是否 会影响林木本身的适合度，还需要从多种植物－害虫系统加以深入研 究。
从应用上看，研究诱导抗性的目的是希望能在森林害虫防治方面 得到广泛应用，作为草本植物诱导抗性已在生产上得到应用，但作为 木本植物尚未取得突破性的进展曹兵, 徐锡增［21］提出利用分子生 物学方法进行抗虫性遗传机制的研究,通过构建遗传图谱进行基因定 位,寻找数量性状基因位点和分析基因组结构,寻找与抗虫数量性状连 锁的基因,开展多性状改良、定向培育新品种的分子育种,通过基因工 程途径创造抗虫的基因工程植株,进一步与常规育种相结合是培育树 木抗虫育种的重要方式之一魏振［22］提出多基因控制易受环境条件 的影响, 用传统数量遗传学分析, 方法上受到限制近年来, 随着分 子生物学的迅速发展, 分子标记技术已成为解决这一问题的有效途 径在分子水平上探讨杨树抗天牛的遗传机制,取得了很大的进展4 总结林木。