结球甘蓝的分子生物学研究是怎样的？

分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式，它以蛋白质、核酸分子的突变为基础，检测生物遗传结构及其变异。目前在植物遗传育种研究中应用较多的是RFLP、RAPD、AFLP、SSR及SCAR等标记。这些分子标记方法在甘蓝种质资源及育种研究中得到较广泛应用，包括分子遗传图谱的构建，与其他芸薹属作物及拟南芥基因组的比较作图，重要性状连锁的分子标记、基因定位，遗传资源的进化、亲缘关系与分类研究，核心种质的构建等。

（一）分子标记在结球甘蓝种质资源研究及辅助育种中的应用

1.分子标记在结球甘蓝遗传多样性研究中的应用

Phippen等（1997）利用RAPD技术分析了14份来源不同但表型与“Golden Acre”相似的甘蓝品种，发现这些材料可以归为4类，如果选择每一类作为一个样品来保存，每一个再生循环（大约20～25年）只会损失绝对变异的4.6%，而保存的费用却将减少70%。

李志琪、刘玉梅等（2003）采用AFLP分子标记技术对中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝组多年育成的52份结球甘蓝骨干自交系的亲缘关系进行研究。根据品种间DNA片段的差异，应用SPSS软件计算出样品间的相似系数SM。以欧氏距离作为类间距离，通过分层聚类的方法进行聚类分析，构建了聚类图（图10-26）。由图10-26可以看出，52份结球甘蓝自交系清楚地分为4个类群（A、B、C、D）。第一类群为春甘蓝自交系（A），包括4号（品种编号，下同）（084-73-3-1-1-4）、5号（C88-9-1-1-2-1）和44号（2000春根88-3）等共18个自交系。这些自交系都为圆球、早熟型春甘蓝。第二类群为紫甘蓝自交系（B），包括45号（98241-6-1-5）、49号（92850-3-1-10-3-1）、46号（93362-7-3-1）、48号（92440-4-1-1）及47号（98376-6-4-2）共5个自交系，均为圆球形紫甘蓝，其叶球紧实。第三类群为秋甘蓝自交系（C），包含37号

图10-26 依据AFLP标记的52份结球甘蓝自交系聚类图

（84101-1-2-5-1-4-1-）、29号（8498-2-1-2-1-1-）和18号（20-2-5-2-2）等共有26个自交系，该类群多为扁球、中晚熟类型秋甘蓝，该类群又划分为5个亚群。第四类群为来自台湾省结球甘蓝的自交系（D），仅包括50号（H2-2）、52号（351）和51号（F01-4）3个来自于台湾省的种质材料。这3个种质材料均为单球重较大、中熟、扁球类型。

表10-7所列为结球甘蓝自交系4个类群内及类群间的平均遗传相似系数。在所分的4个类群中A类群的平均遗传相似性系数最高为0.809，说明A类群内各自交系之间的遗传距离最小，遗传背景最为狭窄。反之，C类群的平均遗传相似性系数最小，说明该类群的遗传背景相对较宽。

表10-7 52份结球甘蓝自交系各类群内及类群间平均遗传相似性系数

在各类群之间的关系中，A与B类群的平均遗传相似性系数最大（0.691），说明春甘蓝自交系（A类群）与紫甘蓝自交系（B类群）之间的亲缘关系最近。紫甘蓝自交系（B类群）与春甘蓝（A类群）、秋甘蓝自交系（C类群）在亲缘关系的远近上几乎相同，而B与D类群的平均遗传相似性系数最小（0.650），说明紫甘蓝自交系（B类群）与来自中国台湾省的自交系（D类群）的亲缘关系最远。

分子标记技术在甘蓝品种鉴定方面也得到了较广泛的应用。宋洪元等（2002）利用RAPD标记曾对17个结球甘蓝品种进行了分析。结果显示，所有品种经12个引物扩增后，发现利用其中4个引物在17个品种间扩增出的多态性标记可将17个品种鉴别开来。宋顺华等（2006）采用AFLP技术分析了来自全国9个栽培地区的44个甘蓝主栽品种，共筛选了40对E+3/M+3引物组合，多态性条带的数量从0条到15条不等。其中引物组合E-AAC/M-CTA是甘蓝品种中多态性最高的引物，有15条多态性条带，多态性条带的百分率为30%，同时筛选了11组E+2/M+3对引物组合，其中引物组合E-AG/M-CTC产生了13条清晰的多态性条带。以E-AAC/M-CTA和E-AG/M-CTC这两对引物组合的多态性条带构建了44份甘蓝品种材料的指纹图谱，此指纹图谱可以将供试的44份材料一一区分开。庄木等（1999）曾利用RAPD方法鉴定北方地区的春甘蓝主栽品种中甘11号和8398的纯度，实现了甘蓝一代杂种纯度的快速鉴定。田雷等（2001）利用AFLP方法对生产上大面积推广使用的5个甘蓝杂交种及其10个亲本进行了分析，对供试5个甘蓝杂交种进行真实性及品种纯度鉴定，取得了良好的效果。另外，刘冲等（2006）还将SRAP与ISSR 2种分子标记技术应用于8种甘蓝类作物（Brassica oleracea L.）的种子鉴别。

2.甘蓝分子连锁遗传图谱的构建

到目前为止，已构建的甘蓝类蔬菜分子连锁遗传图谱有十几张（表10-8）。从已构建的分子连锁遗传图谱来看，用于构建图谱的标记绝大多数为RFLP标记，其次是RAPD标记，还有少量的AFLP和同工酶标记等。所用构建图谱的作图群体大多都是利用变种间杂交后代，缺乏甘蓝品种间杂交后代分离的作图群体，且所构建的图谱大多是利用非永久性的F2群体构建，缺乏甘蓝品种间杂交后代分离的永久性作图群体。

表10-8 甘蓝类（B.oleracea）蔬菜分子遗传图谱

甘蓝类最早构建的图谱是Slocum等（1990）利用普通甘蓝（B.oleracea L.）×花椰菜（B.oleracea L.var.botrytis）变种间F2群体构建的连锁图，图中含258个RFLP标记，覆盖基因组长度820cM。在此之后，甘蓝类蔬菜分子连锁图的绘制得到迅速发展。Landry等（1992）建立了一个由分散在9个主要连锁群、覆盖基因组长度1112cM的201个RFLP标记组成的B.oleracea分子连锁遗传图谱。Kinian等（1992）利用亚种间杂种F2代构建了B.oleracea分子连锁遗传图谱，得到了92个RFLP标记，16个同工酶标记，覆盖基因组长度747cM；Camargo等（1996）利用普通甘蓝（B.oleracea L.）×青花菜（B.oleracea L.var.italica）变种间F2群体构建了含有159个RFLP标记，长度为921cM的连锁图；随后，Cheung等（1997）利用变种间F2代构建B.oleracea的连锁遗传图，长度达1606cM，包含了307个RFLP、RAPD、STS等标记，平均标记间距只有5cM。

在原有构建的分子连锁图的基础上，国外学者对B.oleracea的连锁图进行了整合。在Hu等（1998）的研究中整合了4张已发表的图谱，先将Landry等（1992）和Camargo等（1997）构建的图谱中的RFLP标记整合到了Kianian等（1992）构建的图谱中，并整合了Ramsay等（1996）发表的图谱中与Camargo（1997）相同的标记，最后得到的连锁图图距有1738cM，是目前为止覆盖基因组最全面的B.oleracea分子遗传连锁图；Sebastian（2000）将两个不同来源的DH群体的遗传图谱整合到一张图谱中，获得的连锁图包含的标记已达547个，覆盖基因组893cM，是目前报道的密度最大的一张遗传图谱。

目前公开报道的用甘蓝品种间杂交后代分离群体建立的甘蓝分子连锁遗传图有2个。一是胡学军等（2004）以两个不同生态型甘蓝（Brassica oleracea var.capitata）品种杂交得到的F2代为作图群体，从520个RA PD随机引物中选取111个引物对群体进行分析，建了一张含有135个标记位点，9个连锁群，覆盖基因组长度为1023.7cM的甘蓝分子连锁遗传图；另一个是缪体云、刘玉梅等（2007）以两个结球甘蓝高代纯合自交系624和24-5的F1代进行游离小孢子培养所获得的含有102个株系的DH永久性群体为试材，通过AFLP技术构建了结球甘蓝较高密度的分子遗传连锁图谱。该图谱包括8个连锁群，覆盖总基因组长度为689.3cM含681个AFLP标记，平均图距为1.01cM。连锁群的大小从30.4cM（LG8）到214.4cM（LG1），每个连锁群上的标记数目介于4个（LG6）到291个（LG1）之间，平均图距在0.74cM到6.58cM之间（表10-9）。该图谱是目前用甘蓝品种间杂交后代获得的永久性群体（DH群体构建）构建的第一张结球甘蓝分子遗传连锁图谱。

表10-9 利用结球甘蓝DH群体构建的分子连锁图谱的基本特征

注：资料引自Table1 Chcteristic of Genetic Linkage Map of Cabbage。

3.重要性状的分子标记及基因定位

（1）甘蓝显性雄性不育基因分子标记 中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝课题组对国内外首次发现的甘蓝显性雄性不育基因DGMS79-399-3的分子生物学进行了较系统的研究，先后找到了与显性核雄性不育基因连锁的RAPD、RFLP、SSR、AFLP等分子标记。王晓武等（1998，2000）在甘蓝中利用BSA法筛选到与显性细胞核雄性不育基因（Ms）连锁的RAPD标记OT11900，这个标记与甘蓝显性的连锁距离为7.48cM，这一标记已转化成易于利用的新标记EPT11900，效果接近SCAR标记。EPT11900在辅助两个甘蓝自交系回交三代及两个青花菜自交系回交一代的Ms基因转育中，预测的准确率超过90%。刘玉梅等（2003）运用RFLP、SSR技术采用集群分析法（BSA）筛选与甘蓝显性细胞核雄性不育基因连锁的分子标记，获得了与该不育基因连锁的RFLP标记pBN11（图10-27）和SSR标记C03180（图10-28），首次将该不育基因定位于第1和第8条染色体上。经两个回交分离群体的检测，RFLP标记pBN11与甘蓝显性细胞核雄性不育基因的遗传距离为1.787～5.189cM，SSR标记C03180与该不育基因的遗传距离为4.30～8.94cM。其中pBN11在两个回交群体中的DNA杂交带型均呈共显性，可用于甘蓝纯合基因型的鉴定。C03180分别表现为共显性和显性，可用于部分甘蓝显性不育系统中纯合基因型的鉴定。用该标记对不同类型的甘蓝DGMS高代回交群体检测表明，该标记可准确区分部分甘蓝材料分离群体中的纯合基因型和杂合基因型。在辅助不同甘蓝类蔬菜高代回交转育群体的甘蓝DGMS基因转育中，检测的准确率达93%以上。结果表明，获得的SSR标记C03180可用于甘蓝DGMS基因在不同甘蓝类蔬菜中的辅助转育。用获得与甘蓝显性细胞核雄性不育基因连锁的SSR标记C03180分别对44份不同熟性、不同球形的结球甘蓝自交系DNA进行检测，结果表明在22份扁球型结球甘蓝自交系中，除一个自交系中有该标记外，其余均无该标记，而大多数圆球形甘蓝自交系中则均有该标记，但在所检测的所有圆球形紫甘蓝、尖球形甘蓝中则均无此标记。这一结果初步表明，获得的SSR标记可用于扁球形甘蓝、尖球形甘蓝和圆球形紫甘蓝的显性雄性不育辅助选择。

图10-27 RFLP探针/酶组合pBN11/BglⅡ在亲本和甘蓝显性雄性不育回交一代群体（301Y1-L13×8020）×8020部分单株之间的杂交结果（箭头所示为差异性片断）

M.分子量标记（λDNA/HindⅢ+ФX 174 RF DNA/HaeⅢ）1.8020 2.F1（301Y1-L13×8020）3. 301Y1-L13 4～6和16～31为回交群体中的不育单株 7～15为回交群体中的可育单株

图10-28 SSR引物0113C03对甘蓝显性雄性不育397群体部分建池单株的扩增带型

M.100bp Marker MS.397不育池 MF.397可育池 S.不育单株 F.可育单株 箭头所示为差异性片段

黄和艳等（2006）以甘蓝显性雄性不育系DGMS79239923与优良品系02212回交自交系为材料，利用远红外荧光标记AFLP技术及Li-cor基因测序仪对回交自交系不同基因型（MsMs、Msms和msms）材料进行AFLP连锁标记快速筛选，从512对引物组合中筛选出17个差异标记。

（2）抗病基因的分子标记 目前报道的主要有甘蓝根肿病抗性的QTL和黑腐病抗性的QTL及抗芜菁花叶病毒基因的分子标记。在黑腐病的抗性研究中，Camargo等（1995）通过甘蓝品种BI-16和抗病青花菜品种OSUCR-7杂交的F3家系，找到了与甘蓝抗黑腐病有关的多个数量基因位点。前人对于根肿病也做了不少研究，Landry等（1992）报道了与甘蓝根肿病小种2抗性基因连锁的2个RFLP标记CR2A和CR2b，这2个位点解释的变异占总变异的61%。Voorrips等（1997）通过RFLP和AFLP分析，从甘蓝双单倍体（DH）群体中找到了根肿病抗病位点pb-6和pb-42，这2个位点的加性效应可解释双亲68%的遗传变异和DH系间60%的遗传变异。

由于芜菁花叶病毒对十字花科经常造成严重威胁，因此，对抗病毒育种的研究受到了重视。王雪、刘玉梅等（2004）以中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝组的感病自交系01-16-5-7和高抗自交系20-2-5及其构建的F2代分离群体为试材。用侵染中国甘蓝的TuMV主导致病株系——TuMV-C4对亲本和F2的各个单株进行室内人工接种，利用酶联免疫吸附测定法对各植株TuMV的抗性进行鉴定。根据鉴定结果采用BSA法选取不同F2单株构建两对抗感池，应用AFLP分子标记技术找到了与甘蓝抗TuMV基因连锁的分子标记E24M61-530（图10-29），经最大似然函数计算，Kosambi函数校正，其遗传距离为14.44cM。曹必好等（2002）以结球甘蓝高抗TuMV自交不亲和系84075为材料，构建了cDNA文库。对构建的cDNA文库进行筛选，得到一个阳性克隆（命名TuR2）。测序及序列分析表明，该基因与已克隆的抗病基因有不同程度的同源性，初步确定TuR2是一个与结球甘蓝抗TuMV相关的基因。

图10-29 引物组合E24M61在甘蓝F2群体部分单株上的扩增结果

S1为感病池 R1为抗病池 S.感病单株 R.抗病单株 S*、R*.交换单株左边箭头所示为E24M61扩增出的差异带（530bp）

（3）与开花性状有关的QTL Kennard等（1994）利用甘蓝和青花菜的F2群体构建的RFLP连锁图，鉴定出控制甘蓝开花位点的主效基因分别位于第5和第7连锁群上，而同时还有7个相关性状的标记位点。控制从种植至现蕾天数的主效基因位于第2和第7连锁群上，同时还发现，从种植至现蕾的天数和现蕾至开花的天数两个性状的许多标记位点密切相关。Camargo和Osborn（1996）对甘蓝的开花性状进行了定位，他提出了两个指标用于评估开花时间：一年生植株比例（PF）和开花时间指数（FT）。分别找到一个QTL与PF有关，2个QTL与FT有关，3个QTL可以解释甘蓝54.1%开花时间的变异。陈书霞等（2003）利用芥蓝C100-12×甘蓝秋50-Y7杂交组合的F2作图群体构建的RAPD标记连锁图进行QTL定位，在9个连锁群上共定位了28个QTL位点。其中控制抽薹期的3个，分别位于连锁群LG1、LG3、LG8上，均为主效基因，解释了该性状变异的82.8%～85.3%。未检测到微效基因。LG1上的QTL位点位于标记A03-3530和A03-1375之间，对抽薹时间的控制呈现负加性—负显性效应。在LG3上的QTL位点位于标记P09-1000和标记Q01-0500之间，解释了抽薹时间变异的82.8%，该位点也呈现负加性—负显性效应。位于LG8连锁群上的QTL位点位于标记U16-0300和Z20-0150之间，距U16-03006.0cM处。联合解释了该性状变异的86.5%。Okazaki等（2007）用青花菜和甘蓝的F2为群体作图，定位了6个控制开花的QTL，并克隆了4个与FLC同源的基因BoFLC1、BoFLC2、BoFLC3、BoFLC5，其中BoFLC1、BoFLC3、BoFLC5和控制开花的QTLs不连锁，BoFLC2有助于开花时间的控制。

（4）自交不亲和基因 甘蓝自交不亲和基因（SSI）特性由亲本细胞中的具有多种复等位基因的单一孟德尔位点S位点所控制，根据SLG和SRK位点的多态性，现已鉴定出4个与S位点连锁的基因：Ｓ位点受体激酶（S-locus receptor kinase，SRK）基因，S位点糖蛋白（S-locus glycoprotein，SLG）基因，Ｓ位点富含半胱氨酸蛋白（S-locus cysteine rich，SCR）和Ｓ位点蛋白Ⅱ（S-locus protein Ⅱ，SPⅡ）基因。Nasrallah等（1985）就获得了甘蓝编码S-糖蛋白等位基因（SLG）cDNA克隆，并对其遗传行为进行了研究，他们以一个具有高度活性的SLG6等位基因的DNA克隆作为探针定位4个甘蓝类的分离群体的同源RFLP位点，探明了3个连锁位点。Brace等（1993）和Nishio（1997）应用PCR-RFLP的方法对甘蓝的SLG位点，Nishio（1994）对甘蓝的SPK基因分别进行了多态性分析，结果表明，两个基因均是多态性很丰富的位点。Cheung（1997）利用PCR-RFLP技术对甘蓝自交不亲和基因进行了定位。Camargo等（1997）通过对甘蓝×花椰菜分离群体内单个个体的自交不亲和性表现型分析，证实SI基因同第2连锁群上1个RFLP位点紧密连锁。

（5）形态性状分子标记 有关甘蓝的园艺性状的QTL研究较少。Kennard等（1994）对一个由甘蓝和青花菜构建的F2群体的园艺性状的分析表明，茎部性状集中分布在3c、8c上；叶片性状集中分布于4c、5c上，他们还发现，一些控制同一性状的不同QTL位点分布与不同连锁群重复的RFLP标记分布具有平行关系。Lan（2000）等对甘蓝的结球性状的数量位点进行了比较作图分析，发现8个位点与甘蓝的结球性状有关。此外，还有对下胚轴的有无，根的伸展性，以及叶毛等性状进行了标记。Sebastian等（2002）利用花椰菜和抱子甘蓝的DH群体构建遗传图谱，在9个连锁群上检测到控制叶宽的QTL有4个，分别位于连锁群LG6、LG7和LG8上，控制叶柄长的3个QTL分别位于LG3、LG6和LG7，控制叶耳长的1个QTL位于LG1上，控制中肋宽的1个QTL位于LG2上。胡学军（2004）利用已构建的甘蓝连锁图谱对甘蓝叶球紧实度和中心柱长进行了QTL定位分析，检测到3个与叶球紧实度相关的QTL，总贡献率为59.1%。缪体云、刘玉梅等（2007）应用AFLP标记技术，用软件Map QTL 4.0和多QTL模型法对甘蓝25个主要园艺性状进行QTL定位和遗传效应分析，共检测到了11个与主要园艺性状相关的QTL，分布于6个连锁群上。其中控制开展度、最大外叶长、外叶形状、株型、最大外叶柄长和外叶叶脉6个与叶片相关的性状的QTL各1个，其贡献率分别为10.3%、9.9%、9.8%、9.3%、8.7%和8.6%；控制叶球形状、叶球质地、外短缩茎长、叶球内颜色和叶球高这5个与叶球相关的性状的QTL各1个，其贡献率分别为11.9%、8.8%、9.2%、9.9%和8.4%。

（二）基因组学研究

植物的生长和发育是一个有机体或有机体的一部分的形态建成和功能按一定次序进行的一系列生化代谢反应的总和。植物功能基因组研究就是要利用植物全基因组序列的信息，通过发展和应用系统基因组水平的实验方法来研究和鉴别基因组序列的作用；研究基因组的结构、组织与细胞功能、植物进化的关系以及基因与基因间的调控关系；从表达时间、表达部位和表达水平3个方面对目的基因在植物中的精细调控进行系统研究等。

在甘蓝的基因组学研究中，娄平等（2003）利用cDNA-AFLP技术，比较分析了通过转育获得的甘蓝显性核基因雄性不育材料23202和青花菜雄性不育材料，与其对应可育亲本植株在花蕾发育过程中基因表达的差异。获得11条与显性核不育基因相关的序列。利用NCBI和拟南芥在线数据库对获得的与显性核不育相关的11条序列进行同源性分析，其中7条序列与已知基因具有较高的同源性，4条未检索到显著同源性。在同源性较高的7条序列中，初步分成与细胞壁合成有关的基因及在花粉发育过程中特异表达的基因两大类。并对获得的显性核不育相关序列MS1615300和MS1916128进行了RT-PCR验证，结果表明，两显性核不育相关序列在RT-PCR和cDNA-AFLP表达图谱中具有相同的表现模式，即MS1615300为育性特异性片段而MS1916128通过不同循环数RT-PCR分析表现出量的差异。利用生物信息学手段，结合细胞学观察及相关文献，对获得的与雄性不育相关基因进行功能注释，结果表明：MS1124110序列与果胶甲酯酶基因同源，其主要功能与小孢子发育中胼胝体的正常分解有关；MS1620200序列与果胶裂解酶基因同源，其主要功能与小孢子发育过程小孢子细胞壁的粘连有关；它们共同参与调控小孢子的正常发育，并在此基础上提出了甘蓝显性核不育发生的可能模式及MS1124110序列与MS1620200序列在花粉败育中的作用。对其他具有同源性的序列的分析表明，MS1615300与硫氧环蛋白类基因同源，硫氧环蛋白与花粉外壳蛋白及S位点识别蛋白有关；MS1620200为与快速碱化因子同源，属于信号肽类保守多肽，在植物蛋白信号跨膜传导方面起重要作用；MS1324200则与雄性不育有关的花粉特异性脯氨酸富足蛋白APG前体具有较高同源性；MS1620200与胚胎晚期发育蛋白具有高度同源性；MS1224200与大白菜花蕾中一个特异表达cDNA一致性达100%，目前关于此片段的功能尚未知晓，可能是在芸薹属内与显性核不育有关的一个新基因。

康俊根等（2006）通过cDNA-AFLP技术分别对黑芥胞质不育（NiCMS），隐性核不育（RGMS），萝卜胞质不育（OguCMS）和显性核不育（DGMS）4种甘蓝雄性不育类型和遗传背景一致的可育材料进行分析，研究了4种不育类型育性相关基因的时序表达特征。结果表明大部分（67.25%）雄性育性相关基因的表达具有典型的顺序发育特征，在花药发育过程中，多数基因表现为以线性模型在不同时期顺序表达。而E、F、G、H和I等5种表达模式为不符合顺序表达模式的育性相关基因，推测可能是各种孢子体组织独立或与小孢子协调表达的旁路基因。进一步对代表不同类型的23条TDFs（TDFs transcript derived fragments转录差异片段）测序表明，其中16.7%基因参与细胞壁水解酶功能。芯片试验的结果表明，这4种雄性不育类型败育的根本原因都是由于绒毡层的异常干扰了小孢子的正常发育。对胞质不育类型特异下调的3种重叠关系的基因功能分析发现，NiCMS对细胞质内各种细胞器相关基因的干扰比OguCMS要高，两种胞质不育类型线粒体功能异常对甘蓝发育影响的分子机制近似于对生理刺激或环境胁迫的应激反应功能的下降或丧失。同时筛选出89个药壁组织中特异表达的基因（主要是绒毡层特异表达的基因）。进一步比较药壁组织特异表达的功能基因和花粉特异表达的功能基因，发现药壁组织中转录因子比例较高而激酶类基因比例则较低。

赵永斌等（2006）采用PCR、RT-PCR以及其他分子生物学方法，以甘蓝基因组DNA和柱头cDNA为模板对MLPK基因进行扩增克隆，首次得

林木抗病育种是什么？

总体来说，107杨树在生长适应性、形态特征以及市场价格等方面相较于46杨树更具优势。

1. 生长适应性：107杨树具有较强的适应能力，能在多种土壤和气候条件下生长，其根系发达，具有很好的抗风性和防风固沙能力。相比之下，46杨树在适应能力方面表现较弱，对土壤和气候的要求较高。

2. 形态特征：107杨树树干通直，树皮光滑，树冠紧凑，侧枝粗细均匀。而46杨树生长弯曲，树皮粗糙，树冠不紧凑，侧枝粗细不均。

3. 市场价格：107杨树在市场上的价格相对较低，一株的价格通常在6至9毛之间，而46杨树的价格则较贵。

综上所述，107杨树在生长适应性、形态特征以及市场价格等方面相较于46杨树更具优势。

（breeding for disease-resistant forest trees）

（沈熙环）

以提高林木对病原侵袭抵抗能力的育种。真菌、细菌、病毒、类菌质体、线虫等生物因素，以及环境污染等非生物因素，都能引起树木病害，但林木抗病育种主要是指提高由真菌引起的病害的抵抗能力。

历史与现状

开展林木抗病育种大约已有半个多世纪。从1924年起美国大规模开展板栗抗枯萎病的杂交育种。1926年荷兰从事榆树枯萎病抗病研究。1950年美国爱达荷州开始山白松抗疱锈病育种；1951年美国东南部地区对火炬松、湿地松抗梭形锈病的育种也已开始。1964年在美国宾夕法尼亚州举行了第一次林木抗性育种国际讨论会。1967年世界林联下设了抗病育种小组，其中包括松树疱锈病、榆树枯萎病、杨树病害、松树曲枝病和梭形锈病等课题组。1969年在美国爱达荷州举行了第二次国际讨论会。1980年在荷兰举行了第三次讨论会。这些学术活动推动了抗病育种工作。据不完全统计，到80年代初主要研究的树种和病原有：湿地松、火炬松、西部白松—梭锈病；五针松、西部白松—疱锈病；日本落叶松—枯梢病、早期落叶病、落叶松杨锈病；榆树—荷兰病；杨树—锈病、褐斑病、腐烂病、黑星病；板栗—栗疫病等。

树木抗病育种研究工作已在生产中初见成效。如美国由南方松抗梭形锈病种子园生产种子长成的林分，感病率较对照低10～28%，经济效益提高35%。到80年代初，美国南方每年用抗病树苗造林的面积在4万公顷以上。欧洲各国大量培育抗病的杨树和榆树品种。杨树抗黑星病、褐斑病品种，榆树抗枯萎病品种已育成，其中有些已投入生产。中国自1972年开展了木麻黄抗青枯病的选择工作，对青枯病的病原生理生化、小种分化和寄主抗性作了初步研究。

树木抗病性机理

种间、种源间及个体间对同一种病原物的感染程度，往往存在着差异。凡易受某种病原物感染的称为感病性；不易感染的，称为抗病性；不受感染的，称为免疫性。树木的抗病性取决于寄主、病原物和环境三个因素的综合影响。根据寄主和病原物的相互关系，林木抗病性可分为垂直抗病性和水平抗病性。垂直抗病性是寄主对某些生理小种能够高度抵抗，但对另一些小种却不能抵抗。水平抗病性则是对各种小种的反应相仿，而没有特别明显的不同反应。一般认为，垂直抗病性是由一个或少数几个主要基因所控制，而水平抗性则是由多数次要基因综合作用的结果。在林木抗性育种中一般强调水平抗病性育种。

林木对真菌病害的抗性生理，可分为抗拒病原侵入、侵入后被抑制生长和被破坏以及耐病性四类。林木形态解剖结构特性，如角质层和木栓层的厚薄，气孔的数量和大小，蜡质覆盖物的有无，都与病原物的侵入有关，这是影响病原物侵入的机械因素。林木的营养状况、组织含水量、酸碱度、细胞渗透压，以及林木内含化学成分如单萜、酚等，也都与病原物的扩散或抑制有关。寄主被病原物侵入会有多种反应，如组织的坏死、变色或某些大分子化合物含量的改变等，这种改变都可视为保卫反应。潜在感病的树木，有时因栽培地点、时间和条件等原因，可能避开病原物侵袭而表现出实际并不存在的抗病特性。在抗病育种中对此应有所了解。

抗病育种的途径和方法

①选择抗病树种：不同树种对同一病原的感染程度不同。如欧亚起源的松树比美国和墨西哥的松树抗病；短叶松比火炬松抗梭形锈病。②选择抗病的种源：如火炬松密西西比河以西的种源比其他种源抗梭形锈病；花旗松南方种源对落针病菌病原最敏感。③在重病区按表型选择抗病单株：由于单株的抗病性配合力的差异，所以一般将按表型进行的单株选择与子代测定相配合，从中挑选抗病的亲本或家系，建立抗病性种子园。④杂交育种：如短叶松×火炬松，可导入短叶松的抗梭形病的基因，再通过选择和回交可维持杂种具有火炬松的干形好、生长快的优良性状。选择和杂交得到的材料，都要经过人工或自然接种和鉴定过程，才能最后筛选出真正抗病的材料。选择出来的材料，如需种子繁殖的，常用以建立种子园；如能无性繁殖的，通过采穗圃繁殖推广。

存在问题和展望

①在自然群体中选择抗病材料，特别是抗锈病和抗肿瘤病虽然是成功的，但由于对树木抗病的机理了解还不深，这不仅已影响了当前抗病育种的进展，更妨碍了多世代抗病育种的开展。②抗病育种工作的成功，取决于正确处理寄主—病原—环境三个因素错综复杂的相互关系。寄主存在变异已如上述。由于病原常适应寄主改变而变异，已发现从不同寄主上采集的某种栅锈菌、梭锈菌进行接种，病原致病力有明显差别。如新培育成功的抗锈病杨树新品种，在大量投入生产之前，就遭到新的病害侵袭，这很可能与病原发生了新的变异有关。这就是抗病育种比产量和品质育种复杂的原因所在。③研究并改进病原菌的分离、培养、收集、接种和鉴定技术，确立实验室表现和田间表现的相关性，是加速和提高抗病育种的进程和效率的重要措施。

参考书目

H.M.Heybroek et al，Resistance to Diseases and Pests in Forest Trees，Wageningen，New York，1982.