专利名称：：评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应和生产潜力的方法
技术领域：
：本发明涉及一种评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应和生产潜力的方法，尤其涉及一种利用激素分析技术手段，对待测定的树木或苗木无性繁殖材料及其参照系的IAA/ABA比值对比分析，进而对待测定的树木或苗木无性繁殖材料或苗木位置效应和未来生产潜力进行相对量化评判的方法，属于林木遗传育种领域。
背景技术：
：无性繁殖技术在林业生产中应用广泛，具有广阔的发展前景。但树木发育阶段变化具有一定的年龄界限和部位分布特性，无性系生长易受母树年龄和接穗与插条在原株取样部位——成熟效应和位置效应等的影响而出现老化的现象(GreenwoodMS.Phasechangeinloblollypine:Shootdevelopmentasafunctionofage.Physiol.Plant,1984,61:518-522;朱之悌,盛莹萍论树木的老化——幼年性、成年性相互关系及其利用.北京林业大学学报1992,14(3):92-104;MonteuuisO.Inv"rarootingofjuvenileandmature爿cac/a脂wg/w附microcuttingswithreferencetoleafmorphologyasaphasechangemarker.Trees,2004,18:77-82;LiuJH,MoriguchiT，Changesinfreepolyaminesandgeneexpressionduringpeachflowerdevelopment.BiologiaPlantarum，2007，51(3):530-532)。许多学者证实，树木的这种成熟与位置效应具有"记忆"的功能，可通过无性繁殖遗传给后代，分株会保持在原株位置上的生长特性，影响其生长发育(ZimmermanRH.Juvenilityandfloweringinfruittrees.AcatHort,1973,34:139-142;刘松泉，黄香等.幼态与老态无性系产量及性状比较的研究.热带作物研究,1985,2:1-4;PoethigRS.PhaseChangeandtheRegulationofShootMorphogenesisinPlants.scince,1990,923-930)。在选择用成年母株材料或树体老化部位材料进行无性繁殖育苗时，会遇到无性系分株生根难、树势衰退、提前开花结实、苗期斜向生长或造林后无顶端优势、高生长速率低、形态畸变、抗逆性变差等一系列问题，导致育苗和造林成活率低、林地生产率下降，给林业生产造成巨大损失(PowerAB，DoddRS,LibbyWJ.CydophysisandTopophysisinCoos//ecvvoot/StecklingsI.RootingandNurseryPerformance.Silvaegenetica，1988,37(l》8-15;朱之悌.毛白杨遗传改良.中国林业出版社,2006)。在树木无性繁殖中，无性繁殖材料采集部位对无性繁殖效果的影响称为位置效应。一般认为，根茎结合点是树木个体最年轻的部位，成熟度随离根茎结合点距离增加而增加，树木的基部在年龄上最老，但在阶段发育上最年轻，越是树木冠部和外缘，虽然其枝条在年龄上是最年轻的，但在阶段上却是最老的FortanierEJ,JonkersH.Juvenilityandmaturityofplantsasinfluencedbytheirontogeneticalandphysiologicalageing.Acta.Hort,1976，56:37-41;朱之悌.毛白杨遗传改良.中国林业出版社,2006)。在树木通过嫁接和扦插进行无性繁殖时，一般需要先利用根萌苗等幼化的原始材料建立采穗圃，再从采穗圃采取穗条进行扦插或嫁接繁殖。而在林业生产实际中，一些场圃和个人出于利益的驱动，为节省采穗圃占用土地、降低育苗成本，基本不建采穗圃，大都直接从成年大树的树冠取芽繁殖等，结果培育的苗木受位置效应影响严重，苗木顶端优势丧失，甚至育苗当年就开花结实，严重影响了苗木的速生性，降低了土地的利用价值。如能找到一种树木发育阶段的特征标记并应用于林业生产中的无性繁殖材料来源鉴定及苗木质量评价，对于避免无性繁殖中因成熟效应和位置效应而造成的损失，提高树木无性繁殖和造林的效率与效果等具有重要价值。国内外学者就树木不同发育阶段的形态解剖、生理生化机制进行了深入研究，并发现不同发育阶段的树木在形态解剖、内源激素与多胺含量、特异蛋白质和蛋白表达量、DNA甲基化水平等方面表现出一定的差异性(GalochE.Comparisonofthecontentofgrowthregulatorsinjuvenileandadultplantsof&>c/z.ActaPhysiol.Plant.l985，7:205-215;BonMC.J16:Anapexproteinassociatedwithjuvenilityof5^wWewdrawg/ga她,.TreePhysiology,1988,4,381-387;ZluvovaJ,JanousekB，VyskotB.ImmunohistochemicalstudyofDNAmethylationdynamicsduringplantdevelopment.JournalofExperimentalBotany,2001，52(365》2265-2273;ZluvovaJ,JanousekB，VyskotB.ImmunohistochemicalstudyofDNAmethylationdynamicsduringplantdevelopment.JournalofExperimentalBotany,2001，52(365):2265-2273;朱之悌.毛白杨遗传改良.中国林业出版社，2006)。Greenwood在研究火炬松阶段转变过程时发现，幼年阶段的地径生长量、高生长量、分枝能力、叶面积与成年阶段存在差异(GreenwoodMS.Phasechangeinloblollypine:Shootdevelopmentasafiinctionofage.Physiol.Plant,1984，61:518-522)。苏培玺等对胡杨基部萌条和冠部当年生枝条叶片的光合生理指标测定发现，冠部叶片的净光合速率、蒸腾速率等均高于基部叶片(苏培玺,张立新,杜明武,毕玉容，赵爱芬,刘新民.胡杨不同叶形光合特征水分利用效率及其对加富C02的响应.植物生态学报，2003，27(1):34-40)。Bon发现90年生北美红杉基部萌条与冠部枝条存在蛋白质含量的变化，有23个分子量为22-58KD的蛋白质在基部枝条大量合成，而在冠部枝条中相对含量较低，但是没有发现蛋白质组分差异(BonMC,RiccardiF，MonteuuisO.Influenceofphasechangewithina90-year-oldSegw由se附/erv/re"sonitsinvitroorganogeniccapacityandproteinpattems.Trees,1994,8:283-287)。Snowball在葡萄柚中发现了一种分子量为59.7KD的蛋白，它只存在于成熟组织中，可作为阶段转变的标记(SnowballAM，ZemanAM，TchanYT，MullinsMQGoodwinPB.PhasechangeinC"ras:ImmunologicallyDetectableDifferencesbetweenJuvenileandMaturePlants.Aust.J.PlantPhysiol,1991,18,385-396)。Ballester(1999)发现板栗幼年期枝条中内源IAA含量高于成年期枝条(BallesterA，San-joseMC，etal.Anatomicalandbiochemicaleventsduringv"rarootingofmicrocuttingsfromjuvenileandmaturephasesofchestnutAnnalsofBotany.1999,83:619-629)。Moncalean分析了桃不同发育区内源IAA、ABA和玉米素含量，发现与幼年区相比，成年区ABA水平高、CK水平低、CKS/IAA比率低(MoncaleanP，driguezA，FernandezB.PlantgrowthregulatorasputativephysiologicalmarkersofdevelopmentalstageinPrimuspersica.PlantGrowthRegulation，2001,00:1-3)。Andres在欧洲榛子中发现，异戊烯和ZT两类CK在幼年组织中含量较成年组织中高，iP/ZT值可作为形态发生能力的指标(TanimotoE.RegulationofRootGrowthbyPlantHormones_RolesforAuxinandGibberllin.CriticalReviewsinPlantSciences,2005,24(4):249-265)等。综上所述，有关研究所采用的实验材料多为不同年龄的树木；大多研究受材料影响较大，不同株系以及同株系不同时期取样，其结果不同等。其中，树木阶段保持是由分生组织细胞的有丝分裂引起的，这直接与生长素(IAA)、细胞分裂素水平(CK)等激素水平相关(GalochE.ComparisonofthecontentofgrowthregulatorsinjuvenileandadultplantsofWrc/z.ActaPhysiol.PlanU985,7:205-215)。但由于植物内源激素含量甚微，加之不同基因型、不同取样部位以及测试过程中的误差等因素的影响，单纯将内源激素含量作为判别树木阶段发育的指标并不现实。学术界更倾向于采用激素之间的比值来作为树木阶段转变的标记(01iveiraCM，BrowningG.Gibberellinstructure-activityeffectsonflowerinitiationinmaturetreesandonshootgrowthinmatureandjuvenile/Vw"wsav/ww.PlantGrowthRegulation,1993,13:55-63;Munne-BoschS,LaluezaP.Age-relatedchangesinoxidativestressmarkersandabscisicacidlevelsinadrought-tolerantshrub,C7s加c/ww'/grownunderMediterraneanfieldconditions.Planta,2006，225(4):1039-1049)，但目前研究仅仅停留于理论探讨阶段，而选用哪种激素的比值最为适宜，如何将激素比值应用于树木阶段转变的标记等问题尚未明确，即尚未形成真正能用于指导生产的实用化技术。
发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种评判树木或苗木无性繁殖材料的位置效应和生产潜力的方法，该方法利用激素分析技术手段，通过对树木或苗木无性繁殖材料及其参照系的生长素(IAA)/脱落酸(ABA)比值的对比分析，对树木或苗木无性繁殖材料受位置效应的影响程度进行量化判别，最终可以对林业生产中的有关树木无性繁殖材料的来源和苗木质量进行评价，例如对待检测的苗木或用于扦插或嫁接的穗条是否属于幼化材料，位置效应影响程度如何，是来源于根萌采穗圃材料还是来源于大树树冠部位的材料等，其未来生产潜力的如何等作出评价。本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的一种评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应及其生产潜力的方法，包括以待鉴别材料的同树种的幼化材料——根萌苗为参照系，采取待鉴定材料与参照系苗木顶端的成熟叶片，分别测定其IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值；如果待鉴定材料的IAA/ABA比值小于或等于参照系的IAA/ABA比值，则该待鉴定材料受位置效应影响程度低，其来源于幼化的根萌苗或采穗圃，未来生产潜力好；如果待鉴定材料的IAA/ABA比值高于参照系的IAA/ABA比值，说明待鉴定材料受位置效应影响程度高，其来源于非幼化材料或大树，未来生产潜力低。一种评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应及其生产潜力的方法，包括以待鉴别材料的同树种成年大树树冠部位材料为参照系，采取待鉴定材料苗木与参照系当年生枝条顶端的成熟叶片，分别测定其IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值；如果待鉴定材料的IAA/ABA比值高于或等于参照系的IAA/ABA比值，则待鉴定材料受位置效应影响程度高，其来源于非幼化材料或大树，未来生产潜力低；如果待鉴定材料的IAA/ABA比值低于参照系的IAA/ABA比值，则该待鉴定材料受位置效应影响程度低，来源于幼化的根萌苗或釆穗圃，未来生产潜力好。上述方法中，在采取待鉴定材料和参照系苗木顶端的成熟叶片用以测定其IAA与ABA含量时，优选的，采取待鉴定材料或参照系苗木顶端起第3-5片完全展开的成熟叶片用以测定其IAA与ABA含量。用IAA/ABA比值进行树木阶段变化鉴定时，单纯的IAA/ABA比值是没有"标记"意义的，本发明采取了设置参照系的方式，使有关鉴定具有了实际意义。即通过设置的已知幼化或老化材料的参照系，将待测定材料与参照系的IAA/ABA值进行比较，通过与参照系IAA/ABA比值的相对差异对比，进而实现对树木位置效应相对差异的判别。本发明选用IAA/ABA比值作为评价指标，通过设置参照系，解决待鉴定材料受位置效应评价基准问题，从而较为简明地解决树木无性繁殖材料位置效应影响的鉴定与评价问题，满足林业生产，尤其是大规模产业化栽培中对苗木繁殖材料位置效应鉴定和苗木质量与生产潜力评价的需求。图1三倍体毛白杨根萌苗及干部抽条与树冠当年生枝接苗叶片IAA/ABA含量比值；l-4分别为三倍体毛白杨B305的1、3、5、14年生林；5-7为B330的l、3、5年生林；8-9分别为B331的1、3年生林。图2银杏、白蜡、刺槐根颈萌条与树冠当年生枝条叶片IAA/ABA含量比值；1为银杏；2为白蜡；3为刺槐。具体实施例方式下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。试验例1试验材料三倍体毛白杨[CPo;w/wsAT!Z>o〃ear"a)X/!cv.]B305、B330、B331，其中B305分别为1年生、3年生、5年生、14年生；B330分别为1年生、3年生、5年生；B331分别为l年生、3年生、5年生。试验方法分别将挖取上述材料的根系直接插根育苗，同时取干部当年抽条、冠部当年生枝条用1年生大官杨为砧木嫁接后扦插育苗；扦插条件与管理条件相同，试验设有3次重复，每个重复4株苗木；采取顶端起第3~5片完全展开的成熟叶片，按常规激素分析方法测定叶片IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值。以待鉴别材料的同树种的根萌苗作为幼化材料为参照系，采取顶端起第3~5片完全展开的成熟叶片，按常规激素分析方法测定叶片IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值(说明在鉴定时选用根萌苗或树冠部材料为参照系进行比较)；试验结果(1)以待鉴别材料的同树种的根萌苗作为幼化材料为参照系；来源于幼化的根萌苗或采穗圃的三倍体毛白杨的IAA与ABA比值均小于或等于参照系的IAA/ABA比值；相反，来源于非幼化材料(干部当年抽条、冠部当年生枝条等)或大树的三倍体毛白杨的IAA与ABA比值高于参照系的IAA/ABA比值；(2)以三倍体毛白杨成年大树树冠部位材料为参照系；来源于非幼化材料(干部当年抽条、冠部当年生枝条等)或大树的IAA/ABA比值高于或等于参照系的IAA/ABA比值；来源于幼化的根萌苗或采穗圃的IAA/ABA比值低于参照系的IAA/ABA比值(图1)。试验例2试验材料为20~40年生的白蜡CFrax/"^c/z/"e";^Roxb.)、银杏(G/"/tgoW/o6aL.)、刺槐(io6/m'apww^^dflL.)等，每个树种3株。分别采取树干基部当年萌条以及树冠部一年生枝条的顶端起第3~5片完全展开的成熟叶片，按常规激素分析方法测定叶片IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值(说明在鉴定时选用根颈萌条或树冠部材料为参照系进行比较)；试验结果(1)以待鉴别材料的同树种的根颈萌条作为幼化材料为参照系；来源于幼化的根萌苗或采穗圃的白蜡、银杏、剌槐等的IAA与ABA比值均小于或等于参照系的IAA/ABA比值；相反，来源于非幼化材料或大树的白蜡、银杏、刺槐等的IAA与ABA比值高于参照系的IAA/ABA比值；(2)分别以白蜡、银杏或刺槐的树冠部材料为参照系；来源于树冠部的白蜡、银杏或刺槐的IAA/ABA比值高于或等于参照系的IAA/ABA比值；来源于幼化的根颈萌条的IAA/ABA比值低于参照系的IAA/ABA比值(图2)。此外，从试验例1和试验例2的试验结果可以看出，不论哪一个树种或品种，不论是任何一个树龄的任何类型繁殖材料来源的苗木，还是树木不同部位当年生枝条，其内源植物激素IAA/ABA比值均表现出相同的规律性变化，即根部繁殖材料来源的苗木和树干基部位当年生萌条的IAA/ABA比值最高，树干中部繁殖材料来源的苗木IAA/ABA比值其次，而冠部繁殖材料嫁接繁殖来源的苗木或冠部当年生枝条的IAA/ABA比值最低。权利要求1.一种评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应和生产潜力的方法，包括以待鉴别材料的同树种的根萌苗作为幼化材料为参照系，采取待鉴定材料与参照系苗木顶端的成熟叶片，分别测定其IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值；如果待鉴定材料的IAA/ABA比值小于或等于参照系的IAA/ABA比值，则该待鉴定材料受位置效应影响程度低，其来源于幼化的根萌苗或采穗圃，未来生产潜力好；如果待鉴定材料的IAA/ABA比值高于参照系的IAA/ABA比值，说明待鉴定材料受位置效应影响程度高，其来源于非幼化材料或大树，未来生产潜力低。2、一种评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应和生产潜力的方法，包括以待鉴别材料的同树种成年大树树冠部位材料为参照系，采取待鉴定材料苗木与参照系当年生枝条顶端的成熟叶片，分别测定其IAA与ABA含量，并计算IAA/ABA比值;如果待鉴定材料的IAA/ABA比值高于或等于参照系的IAA/ABA比值，则待鉴定材料受位置效应影响程度高，其来源于非幼化材料或大树，未来生产潜力低；如果待鉴定材料柳AA/ABA比值低于参照系的IAA/ABA比值，则该待鉴定材料受位置效应影响程度低，取来源于幼化的根萌苗或采穗圃，未来生产潜力好。3、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于采取待鉴定材料或参照系苗木顶端起第3-5片完全展开的成熟叶片用以测定其IAA与ABA含量。全文摘要本发明公开了一种评判树木或苗木无性繁殖材料位置效应和生产潜力的方法，属于植物遗传育种领域。本发明方法利用激素分析技术手段对树木无性繁殖材料位置效应进行量化判别，包括设置已知树木幼化或老化材料为参照系，测定待测材料与参照系的IAA与ABA含量，并分别计算其IAA/ABA比值，根据待测材料与参照系的IAA/ABA比值的相对差异对比，解决待鉴定材料受位置效应评价基准问题，进而实现对树木位置效应相对差异的判别以及苗木质量优劣评价等，较为简明地解决树木无性繁殖材料位置效应影响的鉴定与评价问题，可满足林业生产，尤其是大规模产业化栽培中对苗木繁殖材料来源鉴定和苗木质量评价的需求。文档编号A01G1/00GK101368941SQ200810118439公开日2009年2月18日申请日期2008年8月15日优先权日2008年8月15日发明者康向阳,张平冬,君王,郭长花申请人:北京林业大学