植物抗寒性的生理生态学机制研究进展

综述植物在冷驯化过程中发生的一系列生理生化变化.环境对植物抗寒性的影响主要与光诱导、温湿度以及气候的变化有关.植物表面形成冰层会引起植物的无氧呼吸,导致植物受害;光抑制诱导活性氧的产生,从而导致植物光合系统的退化,抗寒能力下降,而短日照诱导植物休眠,有利于植物抗寒.光敏色素则被认为是启动冷驯化的光受体;植物通过冷驯化增加碳水化合物的积累及病原体相关蛋白的合成,以增强对低温病原体的抵抗能力;气候的变化使植物遭受了更大的冷伤害风险.微管最初遇冷时部分的解体可以有效诱导植物抗寒性;抗氧化酶活性增强,植物体内糖、脯氨酸、多胺等内含物含量上升.植物休眠状态中的生理变化(种子的休眠、芽的休眠)与ABA敏感性的差异有关.对植物抗寒性分子机制的研究表明:COR基因的表达对于植物抗寒性和冷驯化是十分关键的;与气候梯度有关的基因梯度的分布说明寒冷地区的树种更为抗寒;多表型性状的数量性状分析,为重要的农艺性状标记辅助选择(MAS)提供基础.对植物抗寒过程中的信号转导进行研究发现,Ca2 是低温下参与调节冷驯化应答机制中信号转导途径的重要的第二信使.未来植物抗寒领域的研究热点为信号转导和基因调节,低温抗性的遗传学和遗传应用及代谢组学,气候变化对于植物抗寒的影响等方面.     

过量表达LAR3和Bbchit1以提高毛白杨对叶枯病的抗性

利用转基因技术将多种抗病基因共同转入毛白杨中以提高其抗性,从而获得毛白杨抗病新品种是目前解决杨树真菌病害的主要研究方向之一。本研究通过根癌农杆菌介导的二次遗传转化,将来源于球孢白僵菌几丁质酶基因Bbchit1转入过量表达无色花色素还原酶基因LAR3转基因毛白杨中,实时定量PCR显示Bbchit1与LAR3均能有效表达,离体抗病试验显示Bbchit1+LAR3共表达转基因毛白杨细胞粗提液对杨树叶枯病菌具有明显抑制作用,进一步将叶枯病菌接种在转基因和非转基因毛白杨叶片上培养30天,转基因植株的感病面积均低于非转基因植株且Bbchit1+LAR3共表达转基因株系抗病效果更明显。上述抗病试验结果表明:LAR3和Bbchit1在杨树中共表达可提高其对叶枯病的抗性。     

转基因林木生态安全性评价研究现状

近年来林木基因工程育种技术日益成熟,而转基因林木生态安全性评价相对滞后,其中转基因林木基因漂移研究尚处于空白。花粉传播是转基因植物外源基因发生转移的主要途径。文章对转基因植物基因漂移、林木开花散粉规律的研究现状进行综述,讨论了目前转基因植物基因漂移研究中存在的问题和发展前景,以期为转基因林木生态安全性评价研究提供依据。     

女贞在菏泽市园林绿化中的应用

女贞是常用的园林绿化树种,不仅生长速度快,抗性强,还因其花、果的观赏价值较高,是城市绿化的首选树种之一。本文主要分析了女贞作为园林绿化树种的优势,指出它在菏泽市园林绿化中具有很大的发展前景。     

植物基因工程及其在林木害虫防治上的应用

植物基因工程主要包括目的基因的分离、基因工程载体的构建、植物细胞的遗传转化、转化细胞的组织培养和植株再生、外源基因表达的检测等几个方面。利用该技术目前已转化了20多种林木树种,并成功地将抗虫的苏云金芽杆菌内毒素基因和蛋白酶抑制剂基因转入林木树种。     

干旱胁迫对转SacB基因、转BADH基因的美丽胡枝子的影响

以同时培育的转SacB基因、转BADH基因及未转基因的美丽胡枝子盆栽苗为材料,研究干旱条件下3种试材的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、过氧化物歧化酶、丙二醛、叶绿素含量的变化.结果表明:在正常土壤水分状态下,3种试材的这几项指标含量没有明显差异,但随着干旱胁迫强度的增加,2类转基因的美丽胡枝子所积累的脯氨酸、可溶性总糖量明显高于非转基因植株,在甜菜碱积累方面.转入BADH基因的美丽胡枝子要强于非转基因植株及转入SacB基因的植株.尽管在干旱状态下,3种试材的SOD活性增强,但2种转基因植株的SOD活性并没有明显大于非转基因植株.不论是转入SacB基因,还是转入BADH基因,转基因植株明显可抑制丙二醛在植物体内的快速积累和叶绿素的降解.田间观测的结果也进一步表明:转基因植株的耐旱性明显强于非转基因植株.     

741杨双Bt基因的遗传转化及转基因株系的抗虫性

以含有Cry3Aa基因的重组质粒pBCC3为基础,利用PCR和DNA重组技术,从pBCC3中克隆出抗虫基因Cry3Aa,将其正向插入载体pCAMBIA1305的CaMV35S启动子和NOS终止子之间,构建成pCAMBIA1305-Cry3Aa植物表达载体,并导入根癌农杆菌EHA105。采用农杆菌介导的遗传转化法,将Cry3Aa基因转入已转Cry1Ac+API基因的741毛白杨无性系pB29中,获得转双Bt基因的741杨。在含潮霉素的培养基中进行多次继代筛选,获得抗性稳定的无性系9个,编号为pCCA1—pCCA9。采用特异引物分别对转基因植株进行PCR检测,结果显示Cry1Ac基因稳定存在于pB29中,Cry3Aa基因已整合到各无性系的基因组DNA中。ELISA毒蛋白检测,转基因株系都有Cry1Ac和Cry3Aa杀虫蛋白表达。用转基因植株叶片进行柳蓝叶甲(鞘翅目)和美国白蛾(鳞翅目)室内饲虫试验结果表明,转基因植株具有双抗性。根据对测试昆虫的致死率划分高中低3个抗性水平,其中pCCA2,pCCA5,pCCA6,pCCA9具有双高抗;pCCA3,pCCA4和pCCA7对柳蓝叶甲表现出中、低抗性,对美国白蛾则高抗;而pCCA1表现对美国白蛾的极低抗性,对柳蓝叶甲则高抗。     

转Btcry3A抗虫基因杨树中毒蛋白的时空表达

转Btcry3A基因741杨(Populus×aldatomentosa cl.741)目前已进人中间试验林阶段,近几年来一些学者对转Btcry3A基因741杨不同株系的抗虫性进行了一系列的室内和野外测定,研究了转Bt基因741杨对目标害虫产卵、生长发育及致死率的影响(甄志先等,2007;王彦平等,2008;王永芳等,2002).测定结果表明转基因741杨不同株系对目标害虫表现出一定抗性.笔者的前期研究结果表明PCC1株系(原CC84株系)对桑天牛(Apriona germari)表现出了较强的抗性(牛小云等,2011),因此对此株系作进一步研究.据报道CaMV35S启动子控制下的基因在不同植物或同一植物不同发育阶段的器官中表达强度有较大的差异(Pauk et al.,1995;Narváez-Vásquez et al.,1992;Williamson et al., 1989;Mazier et al.,1997),并且对转基因棉花(Gossypium)、玉米(Zea mays)等不同器官毒蛋白表达量的测定结果也得到了同样的结论(张俊等,2002;陈旭升等,2006;朱路青等,2005;陈松等,2000;姜志磊等,2008).对启动子CoYMVP控制下的转基因杨树是否也存在同样的现象,目前还未见报道.本研究将对转基因741杨PCC1株系毒蛋白的时空动态表达量进行检测,为PCC1株系的推广利用提供理论依据.     

甜菜碱合成调控基因共表达载体的构建与抗盐初步研究

甘氨酸甜菜碱是植物体内重要的渗透调节物质,通过逐步克隆方法,将甜菜碱合成途径中编码三个关键酶(PEAMT、CMO和BADH)的基因构建到同一表达载体中,并经过酶切检测,证明得到了正确表达载体质粒———pCBP。将pCBP转入农杆菌GV3101,用真空渗透法转化拟南芥(Col 0)植株,通过抗性筛选获得了转基因植株,PCR检测证实三个目的基因已经转入到拟南芥植株中。抗盐性检测表明,在含NaCl125mmol·L-1的1/2MS培养基上,转基因植株的生长明显优于Col 0。     

双价抗病基因植物表达载体构建及在烟草中表达的初步研究

多基因转化是基因工程研究热点之一。本研究应用DNA重组技术,将两个抗病机制不同,抗菌谱较广的抗病基因(天麻抗真菌蛋白GAFP和兔防御素NP1基因)构建在一个植物表达载体pBin35SGAFP-NP1上,两者具有各自的CaMV35S启动子和Nos终止子。通过根癌农杆菌介导,采用叶盘法转化烟草,PCR和PCR-Southern分析证明已将NP1和GAFP基因整合到烟草基因组中。离体抑菌实验表明转基因植株对真菌和细菌表现出一定的抗性。以上结果表明通过该表达载体进行遗传转化可获得含双价抗病基因植物,并能有效表达,提高转基因植物抗病能力。     

基因工程在林木抗寒中的应用研究进展

本文对结构基因、顺式作用元件、转录因子和转基因技术等基因工程在林木抗寒方面的研究进展进行综述。     

基因工程在林木抗寒中的应用研究进展

文章综述了基因工程在林木抗寒方面的研究进展,包括结构基因、顺式作用元件、转录因子和转基因技术。     

转基因银腺杂种杨对土壤微生物的影响

近20年来,转基因林木已开始进行田间试验,其中部分还获得商品化许可.与此同时,转基因林木的生态安全问题也逐渐受到关注,但这方面研究报道还很少.目前,已开展的转基因林木安全性研究多集中在转抗虫Bt毒蛋白基因和蛋白酶抑制剂基因林木上(高素红等,2005),而很少涉及抗逆境等其他性状基因. 土壤是生态系统中物质循环和能量转化的重要场所,转基因植物体内外源基因的表达产物有可能通过植物残留物及根系分泌物对土壤生态系统特别是对土壤微生物造成影响.评价转基因林木对土壤微生物的影响也具有重要的生态学意义(胡建军等,2004).     

遗传工程在林业研究中的应用及进展

植物遗传工程研究在林业研究中的应用有两个方面。首先,遗传图谱的构建,是林木育种和基因转移的有利工具,使森林遗传学和林木育种学研究产生了新的飞跃,还为林木早期选择,提高选择效果,缩短选育周期提供了可能;其次,在森林病虫害防治中,通过植物遗传工程,克隆毒蛋白基因,并将抗虫基因转入植物细胞,得到抗虫转基因植株,从而为林木的抗病育种提供一个划时代的手段。     

杨树基因工程研究的现状及展望

杨树是重要的栽培树种,具有广泛的用途,同时也是最早开展基因工程研究的树种。迄今为止,杨树基因工程取得了许多重要进展,有近二十个杨属种或杂种获得了转基因植株,一些重要的基因如抗虫基因、抗病基因、降低木质素基因、抗除草剂基因、不育基因等被转入杨树细胞基因组中。通过基因工程育种,有可能获得用常规育种方法很难或需要很长时间才能选育出的具有重要经济价值的杨树新品种。随着杨树基因工程的进一步发展,不仅在理论上推动林木基因工程的研究,也必将为林业生产的可持续发展发挥重要作用。     

植物转基因技术及其在林木遗传改良中的应用

转基因技术不断进步为基因的功能解析和生物的定向改良提供了最为有效的途径。林木基因工程育种也随着转基因技术的成熟而步入快速发展时期,但目前国内对林木基因工程育种中处于关键地位的转基因技术进行系统论述的还比较少。文中从原理、过程和优缺点等几个方面系统介绍了几种应用于植物基因工程的转基因技术,评述了转基因技术在林木中的应用现状,并对其在林木遗传改良中的应用前景进行展望,以期为后续的林木基因工程研究及应用提供参考。     

表达耐盐基因的转基因火炬松的再生

盐害是限制作物和树木分布和生产的重要因素。盐分过多导致细胞内水分缺失并影响许多重要的细胞代谢活动。本文利用火炬松作为模式植物建立了一套提高植物耐盐性的新技术。这一技术以火炬松合子胚为材料,利用农杆菌介导的转化方法将山犁醇脱氢酶和甘露醇脱氢酶基因转入火炬松。然后再生转化的愈伤组织和转基因植株。经DNA杂交证实的转基因植株被用于耐盐性试验,结果表明这些转基因的植株的耐盐性有明显的提高。这一技术对针叶树的遗传工程育种有重要的参考价值。图3表2参26。     

转基因红叶石楠抗冻能力的研究

通过对转基因红叶石楠组培苗不同温度条件下耐受低温试验,得出:0℃冷冻处理条件下转基因红叶石楠及对照均无明显受冻害现象;在-3℃条件下,转基因红叶石楠在冷冻48h后过半数存活,未转基因苗在冷冻48h后全部死亡;在-12℃条件下,转基因红叶石楠在冷冻12h后全部死亡,未转基因苗在冷冻6h后全部死亡;试验证明沙冬青抗寒基因转入红叶石楠中抗寒性获得表达。     

大叶女贞树木的快速育苗技术

大叶女贞是良好的城市绿化常绿树种,用途广,适应性强,可作为行道树和庭院树,也可作为绿篱栽植。其优点：一是树冠圆满,树叶清秀,四季常绿,很适应城市气候环境;二是适应性强,对各种有毒气体抗性较强,可作为工矿区的抗污染树种栽植;三中抗寒能力强,凌动青翠,在严寒的冬季,展现坚贞不屈的风姿;四是叶片圆大,阻滞尘土能力强,能净化城市的空气,改善大气的质量等。     

女贞种质资源ISSR分析与抗寒优株选育

【目的】筛选山东及其周边区域抗寒性状稳定的女贞优株。【方法】对来自不同地区的60份女贞种质进行连续7 a的大田抗寒表型观测,并对其进行分类。采用石蜡切片法,观察并比较初选越冬叶片保有率较高与叶片保有率较低的种质叶片解剖结构的差异。初冬,选取1年生枝为材料,在不同低温条件下处理后测定相对电导率,拟合Logistic方程,计算低温半致死温度。采用CTAB法,提取女贞幼叶基因组DNA,利用ISSR分子标记技术对女贞的基因组DNA进行多态性扩增,使用POPGENE软件计算引物的多态性指标,使用NTSYS软件进行种质间的UPGMA聚类分析。【结果】根据大田抗寒观测结果,将女贞抗寒表现由强到弱分为Ⅰ～Ⅴ级。越冬叶片保有率较高的女贞叶片的栅栏组织细胞排列更紧密,栅栏组织和海绵组织厚度的比值更高。女贞的低温半致死温度为-15.1～-4.2℃,其中A4的低温半致死温度最低。从96条引物中筛选出9条条带清晰多态性强的引物,共扩增出2 013条带,多态性比率100%,Nei’s基因多样性指数为0.116 3～0.172 1;Shannon信息指数为0.206 0～0.295 3,在遗传相似系数0.298处60份女贞种质可分为抗寒性较强和较弱2类种质。【结论】优株A4的抗寒性强且稳定,是良好的抗寒女贞育种材料。供试女贞材料的ISSR聚类结果可反映其亲缘关系,也表明不能按照优株地理距离聚类。ISSR聚类结果与抗寒性表现相符,暗示亲缘关系近的女贞种质具有相似的抗寒表现。