全 文 ：杨 属 派 间 远 缘 杂 交 的 现 状 ,
中国林科院林研所 苏晓华
摘 要
本 文介绍 了杨属派 间远缘杂交障碍研究和
克服杨属派间远缘 杂 交障碍方 法研究及近儿午
生物工程 新技术的进展情况 。 指 出了远缘杂交
所存在的问题 , 并对其进行了分析 。
主题词 杨属一派 间杂 交 : 远缘杂 交一综述
一 、 杨树远缘杂交的意义
杨属是 2 1日上纪中叶 世界性潜在 一再生资源中
的一个重要部分 , 它 可以在温带和亚热带区域
广为栽植以生产纸浆和水制品 , 可以为发展 中
国家提供大 {: {的生物 ),赶和能源 。 该属内的树种
又是通过遗传改氏和栽培技术改进而在生产力
方面取得惊人记录的树种 。 杨属有 1 0 种以上 ,
分属 一 f 五派 , 各派在分布 、 生物学特性 、 生态
习性和经济价值等方面差异很大 。 人们往往追
求速生 、 {亢性强和适 应广泛等比较完美的新类
型杨树品种 , 这样 , 杨树远缘杂交就更为人们
所重视 。
二 、 杨属派间远缘杂交现状
杨属派间最早的杂交工作是英国 A . H e nr y
于本世纪初在英国邱园开始的 。 这项工作育种
学家已进行了多年 , 产生了许多派间杂种 。 黑
杨派和 青杨派派间容易杂交 , 产生 了许多天然
和人工杂种 。 而白杨派与青杨派和黑杨派派间
杂交不 易亲合 , 通常只得到无生命的种子或矮
小的实生苗 , 偶而也有成功的杂种 。 黑杨派和
大叶杨派 、 青 杨 派 和 大叶杨派杂交报道的不
多 , 大叶杨派与其它各派杂交也有过报道 , 如
W i l l i n g 和 p r y o r ( 1 9 7 6 ) 报道了大叶杨 又 美洲
黑杨完全亲合 , 胡杨派与青杨派 、 白杨派与黑
杨派杂交不易亲合 , 而反交却易亲合 。
虽然杨属派 间获得了许多杂种 . 但一咚优
良亲本却往往杂交困难或全部失败 , 派 6d杂交
存在着严重的不亲合障碍。 为 了探索杨属派间
远缘杂交不亲合的原因和 `材龙克服远缘 杂交障
碍的方法 , }让界各国育种学家在 2川卜代忧开始
了研究 , 但进展很慢 。 7 0年代以来 , 在杨属派
间远缘杂交障碍研究方 I川有 J耳陡大的进展 , _上
要表现在以下两个方向 :
(一 ) 杨属派 lI j]远缘杂交障碍的研究
随着杨树胚胎学研充的少队适, 逐步在明 了
杂交不亲合 的 障 碍 。 l )` 7 6年 G u r i e 、 于l一 s t e t -
tl er 对杨属 3 派 (白杨派 、 黑杨派和 衬了杨派 )
7 种 28 个杂交组合在光学 城敝镜 厂观察 r 花粉
萌发 、 花粉管生长和花粉竹进入胚珠的状况 。
他们观察到白杨派 x 青杨派或黑杨派的不亲合
组合中 ,花粉管在柱头表而呈扭曲状 ,不能迸入
柱头 , 或者花粉管在柱头接触处出现 =lj ljtL 质沉
积 。 在授粉后 6 天观察了青杨派 X 自杨派胚珠
进入珠孔的数量 ,大约只 有 0 . 5% , 而同种授粉
的达 1 0一 2 0% 。 19 8 0 年 S t e t t l e r 等报道 r 利
用扫描电镜研究 白杨派 、 黑杨派和 肯杨派 5 种
1 0个杂交组合花粉和柱头的相互作川 。 在所有
组合中 , 除美洲山杨 x 毛果杨时 , 花粉管在柱
头上出现延伸或扭曲而不能进入柱头 , 表现严
重不亲合外 , 其它组合花粉在异种柱头 l二行为
基本同它在本种柱头上一样 , 少l: 未出现不亲合 。
x 9 8 3年 A s h f o r d 和 K n o x 观 察到花柱 中
花粉管的先端有脐抵质沉积 , 而且相邻花柱细
胞的细胞壁上有凸透镜脐抵质塞形成 。
仲 本文承本所张绮纹和杨 自湘先生审阅 , 谨此
致谢。
19 8 6年李文细等报道了胡杨 x 小叶杨正反
交 。 胡杨 x 小叶杨 : 在柱头表 画并没普遍出现
扭 曲花粉管 , 一些花粉管能顺利进人柱头并能
正常生 氏, 但花粉管进入子房腔时胚囊尚未成
熟 , 花粉管在子房内滞留过久 , 枯萎死亡 , 故
未受精 。 小叶杨 x 胡杨 : ~ 些花粉管可正常地
进 入胚龚 , 并发生双受精作用 , 胚大多在球形
期或心形期败育 , 只有少数可发育至成熟 。
关 于杨树派间远缘杂交障碍可归纳如下 :
1
. 受精前障碍 花粉粒在柱头表面 , 花
粉爷不能正常萌发或进入柱头 ; 花粉管进入柱
头在花柱丛部停滞不前 , 花粉管在子房腔中异
常缠绕 。
2
. 受精期间障碍 部分双受精不能正常
迸行。
3
. 受精后障碍 胚和胚乳发育不协调 。
(
_二 ) 克服杨属派间远缘杂交障碍方法的
研究
针对发生障碍的发育阶段 , 育种学家们在
克服障碍的方法上主要从下列方面着手进行了
探索 。
1
, 用已杀死的可亲合花粉作为远缘花粉
的蒙 导 1 9 7 2 年 K : l o x 、 , I i l l i n g 和 A s h f o r d
发表了 《在杨树不亲合的种 间杂交中花粉壁蛋
白作为识别物质的作用 》 和 《 用识别花粉进行
杨树种间杂交 》 。 在此之前’ , K n o x 和 H e s l o p
一 H a r r i s o n 等 ( 19 7 () ) 已经 用 细 饱化学方法
测定了的种以上有花植物花.粉壁细胞外扩散蛋
白的含量。 当花粉粒与柱头相接触时 , 在亲合
的杂交中 , 花粉内壁释放出蛋白迅速扩散至柱
头表面 , 花粉管穿入柱头 ; 在不亲合的杂交中
则无此反应 。 他们把发生这种识别现象的花粉
壁蛋自称为识别物质 ( K n o 、 和 H e s l。 p一 H a r -
r
is o n
,
1 9 7 1 )
。为克服 杨树不亲合杂交 ,试验中
(美洲黑杨 p . d e l t o i d e s x 银 白杨 p . a l b a ) K n 。 x
等把亲合的花粉用 飞, 射线杀死作为识别花粉与
不亲合的花粉混合授 于柱头上 , 于是识别花粉
能扩散出花粉壁蛋白布满在柱头上 , 而不亲合
的花粉可 “ 借 ” 此识别物质而进人柱头 , 结果
得到 一了杂种种子 。
2
. 用化学药剂处理花器 19 7 6年 w il i -
n g 和 rP ” r 发表 “ 杨树的种间杂交 ” 。 他们
用化学药品如正 己烷和乙酸乙醋等处理花扮或
柱头以克服杂交不亲合 。 他们推测不亲合的花
粉壁含有一种可溶于正己烷的类似于 t r y p h i n e
的物质 , 这种物质决定杂交的不亲合性 , 因而
用正己烷反复洗新疆杨的花粉就可以解除不亲
合 。
19 5 0年 s t e t t l e r 、 K 。 , t e r 和 S t e e n a e k e r s
报道重复 W il i gn 和 K on x 等用识别花 粉和
化学药剂处理花粉和柱头的试验并用扫描 !匕镜
作形态学观察 , 结果认为 : 在美洲山杨 x 毛果
杨的不亲合杂交中 , 用美洲山杨的花粉为辅射
蒙导花粉 ( I M P ) , 扫描电镜图象显示美洲 山杨
( I M P )为短管 , 进入柱头 , 而毛 果杨 为 扭曲
管 , 不能进入柱头 , 即加入 I M P 与否 , 未能
改变不亲合花粉管在异种柱头上的行为 。 在美
洲山杨 x 毛果杨中 , 用无水正己烷处理柱头 ,
对花粉的粘着 、 萌发和花粉管生长无效 。 实际
上是降低了粘着 、 水合和萌发的能力 。 因为粘
不紧 , 所以在扫描电镜观察时出现放电现象 。
又由于未水合 , 花粉粒呈皱缩状 。
198 6年张绮纹和苏晓华用正己烷溶液处理
杨树派间远缘杂交 4个组合的花粉和柱头 , 但
未取得明显的效果 。
3
. 杂种胚的离体培养 19 8 6年李文细等
报道在小叶杨 x 美杨和小叶杨 K 胡杨的观察过
程中发现在发育过程中大量胚败育的现象 , 因
此他们将未成熟胚的胚珠离体培养获得了杂种
苗 。
4
. 细胞融合 19 7 9年张绮纹等成功的分
离出群众杨 、 小黑杨 、健杨及 工一 2 14 杨 完 整的
有活力的原生质体 。 1 98 0年 西德 lA l u ia 做成
功 了欧洲山杨与美洲山杨 、 欧洲山杨和欧洲山
毛棒的融合 。
近儿年来 , 由干 D N A 重组技术的 日趋成
熟 , 细胞杂交 , 培养技术的飞速进步 , 为植物
育种开辟了新的途径 , 特别是细胞原生质融合
的新技术已为远缘杂 交 开 辟了 广阔途径 。 植
物细胞融合作为育种的应用技术已取得了多方
藏的 ;.士吸。 近年来向范围广阔的植物界探索对
作物有用的基 因的趋势甚盛 , 在系统发育学上
正在进 , 矛研究远缘杂交不 可能的种间、 属间或
超远缘灼科间的遗传基因结合或重组的方向 。
根据 H a r n 、 卜 ( 一9 8 5 )统计 , 通过原生质融合方法
已经得到种间杂种植株 17 种 , 种内杂种植株 48
株 , 属间杂种细胞巧种 。 最近在单 子叶植物原
生质体融合方面取得较大的进展 , 虽然还未得
到杂种植株 , 但从得到的杂种愈伤组织进行分
析表明 、 其些杂种愈伤组织具有双亲的特性 。
在林木 存种上还未有细胞融介再生植株成功的
报道 。 关于原生质体的诱导融合方法 、 融合细
胞的培养和选择以及再生成植株 、 杂种后代的
观察与分析等已有相当多的论述 。
此外 , 重组 D N A 技术的建立和发展给远
缘杂交技术注入了新的生命力 , 因为它提供了
重新改造植物细胞特性的最强有力的手段 。 外
源 D N A 导入技术 l[ 益受到各国学者的重视 ,并
获得了具有农业生 长价值的植物新品系。 在林
木方面 , 」: 国林科院林研所韩一凡等采用 R N A
酶 、 蛋白酶及氛仿一 异戊醉的处理方法 , 从
7 种阔叶树 中分离 D N A , 井对其理 化特 性进
行了测定 , 而后又进行了外源 D N A 导入 , 但
还没有成功的报道 。
最近 , 中国科学院成都生物研究听创造 了
一项新的细胞 工程 L . B 技术 ( L 。嗯 c v i yt B u d
T e e h n i q u e )
, 这项技术是 J! j化学 酥{ l物理 ]J’ 法促
成 来自不同亲本胚性细胞间连 众联结和通道 ,
进而促使染色体和细胞质从细饱峡的一处或几
处 , 以不同的质和 盆通过 扩大 胞间 通道 “ 穿
入 ” 或 通 过 因 细胞壁形成过程中不均 匀生 长
和加厚而产生的空隙或薄弱区域 “ 穿入 ” 打l邻
细胞 , 实现植物细胞对外源遗 }专物质的导入 。
采用这项技术 , 他们实现 了烟草和菠菜红L合的
细胞问染色质和细胞质的穿壁转移 , 再生 r 烟
草 + 菠菜的科间杂交植株 。
三 、 存在的问题
杨树远 缘 杂 交 研究工作取得了一定的进
展 , 但也存在着问题 。 虽然利川物理和化学等
方法解决了花粉管在柱头上的障碍及杂种胚败
育问题 , 但并不能克服受精过程中精卵细胞的
不亲合性 。 细胞融合和 D N A 屯组技术的发展
给远缘杂交带来了希望 , 但是 , 在林木育种中
还有许多急需解决的问题 , 还需要进行深人而
细致地工作 。
(责任编辑 吴乘宜 )
湖南丘陵区不同密度
杉木人工林形态结构的研究
#}] 南省林科所 张 玉荣 张传峰 陈双 式
摘 要
衫木人工林的密 度 , 影响到林木个休 间的
竞争 、 树冠 形状指数和生长 空间指数 。 从综 合
分析结果看 , 在湖南丘陵 区营造 衫木林 , 初 植
密度 宜大 , 以在每 亩 2 80 一 3 0 株为宜 , 但 8 一
10 年 生时应进行间伐 , 主伐 时每 亩株 数应在
1 8 0一 2 2 0株 。
主题词 : 人工林一造林密度一研 究 衫木
密度在 一定程度上表达了林木个体间的竟
争程度 (或称拥挤度 ) 。 密度越大 , 则竞争越剧
烈 。 林木生长与林分密度 紧 密相 关 , 故 实践
中 , 树干大小 , 树间距离 、 林木数业及空 nJ 作
列等指标常被用来估计林木的生长 量。 本文主
要探 讨杉木人工林不同密度的林分形态结构特
点 , 揭示密度对竞争状况的 :.l 预 , 进而从形态
结构上研究林分密度对生 长的元脚向。 这坐选取
三类反映林分密度竞争关系的折标进 行分析 。