欧美杨细菌性溃疡病菌的寄主范围调查及其寄主抗性物质的初步分析

[目的]为明确欧美杨细菌性溃疡病菌的寄主范围、欧美杨抗性品种及其可能的抗性活性物质。[方法]通过田间接种方法开展欧美杨细菌性溃疡病菌的寄主范围、杨树品系抗性调查,并利用高效液相色谱分析杨树抗感品种树皮中活性物质含量及其染病前后含量变化情况,同时利用抑菌实验验证潜在抗性物质的活性。[结果]研究发现欧美杨细菌性溃疡病主要危害黑杨派美洲黑杨、欧美杂交杨的品系以及旱柳,而欧洲黑杨品系具有高度抗菌能力;本研究的30个美洲黑杨和欧美杂交杨品系中,中林46杨、2025杨、2001杨、313杨、中荷1号杨和16-09杨是高感病品系;16-10杨、豫抗1号杨为高抗病品系,而131杨、03-59杨、02-212杨和03-34杨为抗病杨树品种;杂交柳和垂柳抗病,金丝柳轻微感病;栎属和青杨派的种类和品系具有高度抗性。高效液相色谱分析显示,抗病和高感病品系树皮中的邻苯二酚、苯甲酸、绿原酸、儿茶素的含量较高,其中邻苯二酚和儿茶素在病菌侵染时含量明显增加。[结论]明确了欧美杨细菌性溃疡病的主要危害对象和寄主范围,明确了具有抗性、感病的杨树品系,证明了邻苯二酚和儿茶素与杨树抗病性密切相关,该研究结果为欧美杨的栽培和病害防治提供技术支持和防治建议,该研究结果对我国欧美速生杨的细菌性溃疡病的防治具有重要意义。     

8年生转基因库安托杨外源基因转移及对土壤微生物数量影响的检测

[目的]评价转基因库安托杨可能引起的生态风险。[方法]利用PCR扩增研究外源基因水平转移情况,利用稀释平板法研究土壤中细菌、真菌和放线菌数量。[结果]电泳结果显示:林下杂草混合样品和土壤微生物DNA样品中均未出现目的基因片段。转基因株系和非转基因株系的非根际土壤中可培养的细菌、真菌和放线菌数量在杨树的不同生长期出现一定的变化,但是这种变化没有明显的规律。[结论]8年生转基因库安托杨未出现外源基因水平转移,也未对土壤微生物的数量产生显著影响。     

盐胁迫下转复合多基因欧美杨107杨幼苗生长及生理响应

【目的】通过观测转复合多基因欧美杨107杨(转基因107杨)幼苗在不同浓度盐胁迫下生长性状,质膜透性、光合作用等各项指标,以及外源基因表达产物积累量的变化,综合评价转复合多基因杨树在盐胁迫下的适应能力。【方法】以转化成功且已经过验证的转基因107杨为试验材料,未转基因107杨为对照(CK),进行组培扩繁,在幼苗株高10 cm时定植在花盆中,置于人工气候室中培养。分别用0、3、6 g·L~(-1)的Na Cl溶液进行盐胁迫处理,胁迫25天后观测2个株系幼苗的生长指标、生理参数变化,以及甜菜碱与Bt毒蛋白的积累量。【结果】2个株系的生长指标观测结果表明:在低盐浓度处理下,转基因107杨幼苗株高增长量显著高于非转基因对照,转基因株系幼苗地径增长量与对照差异不显著;高盐浓度处理下,2个株系幼苗株高与地径均受到盐胁迫的显著影响。2个株系的生理参数观测结果表明:在低盐浓度处理下,转基因107杨幼苗质膜透性显著低于对照107杨,叶绿素含量有一定程度的增加,净光合速率与蒸腾速率显著高于对照,光系统Ⅱ实际光合效率Y(Ⅱ)小幅度降低但显著高于对照,光系统Ⅱ能够保持较高的电子传递速率;F_v/F_m增幅较高,具有较大光合作用潜力。在高盐浓度下,转基因株系幼苗叶绿素含量降幅较小,而质膜透性、净光合速率均显著降低,F_v/F_m、Y(Ⅱ)均呈现较大幅度下降,光系统Ⅱ电子传递速率受到较大影响,光合能力下降,变化趋势与对照相同,2个株系幼苗均受到较大程度的盐害。转基因株系中外源基因表达产物积累量的ELISA研究结果表明,随盐浓度的增加,Cry1Ac毒蛋白、Cry3A毒蛋白及甜菜碱含量都呈现增加趋势;在高盐浓度胁迫下外源基因产物积累量均显著增加。【结论】转基因107杨在低浓度盐胁迫下表现出良好的适应性,耐盐性优于对照107杨。在高浓度盐胁迫下转基因株系与对照107杨均受到较大影响,转基因株系并未显示其优势。盐胁迫可以诱导外源Bt基因、BADH基因表达加强,盐胁迫下转基因107杨表现出良好的耐盐和抗虫潜力。     

转抗菌肽基因毛白杨的培育及其对溃疡病的抗性

以毛白杨为转基因受体材料,利用根癌农杆菌介导法转化来源于益母草的阳离子抗菌肽基因LJAMP2。经卡那霉素筛选,共获得50株抗性植株。GUS组织染色和PCR检测显示有30株抗性植株呈阳性,初步证明外源目的基因已整合到毛白杨基因组中。RT-PCR证实抗菌肽基因LJAMP2在转基因植株中能大量表达。离体抗病性试验表明:转基因毛白杨细胞粗提液的抑菌能力明显强于非转基因植株。进一步将溃疡病菌接种在转基因和野生型毛白杨茎段上培养30天,转基因植株的病级指数均低于非转化植株。上述抗性试验结果表明:在毛白杨中超量表达益母草抗菌肽基因LJAMP2能显著提高其溃疡病抗病性。     

转不同抗虫基因741杨的抗虫选择性

以转抗虫基因(BtCry3A)741杨7个株系和转双抗虫基因(BtCrylAc API)741杨2个株系为材料,从分子生物学检测、毒蛋白的表达、抗虫性检测3个方面,研究转不同Bt基因741杨对不同类型害虫的抗虫选择性.结果表明:2种Bt抗虫基因分别在转基因741杨不同株系中稳定存在.转BtCrylAc的2个株系毒蛋白含量分别为0.012 7%和0.009 9%,具高抗虫性的株系pb29的毒蛋白含量高于中等抗虫性的株系pb17.转BtCry3A基因的5个株系毒蛋白含量为0.067 8%～0.152 1%,不同株系间存在一定差异.BtCry3型的毒蛋白表达量非常高,是BtCry1型的10倍.用对鳞翅目害虫具高抗虫性和中等抗虫性的转双抗虫基因(BtCrylAc API)741杨株系叶片饲养鞘翅目害虫柳蓝叶甲,幼虫死亡率达到28.4%～42.8%,转基因株系与未转基因的对照没有明显差异.用转BtCry3A基因741杨不同株系叶片饲养柳兰叶甲幼虫,均表现出高抗虫性,死亡率在2天之内均可达到100%;而饲养杨扇舟蛾幼虫,死亡率为0～42.86%,未表现出明显抗虫性,与未转基因对照没有明显差异.     

转ugb基因银腺杂种杨的耐涝性

对导人透明颤菌血红蛋白(vitreoscilla hemoglobin,VHb)基因vgb银腺杂种杨进行Southern印记杂交和RTPCR检测,证实vgb基因已整合到杨树基因组中,并在转录水平上得到表达.在温室对4个转基因株系及对照盆栽扦插苗进行模拟持续淹水胁迫试验,研究淹水条件下植株的生长及生理性状.结果表明,随着淹水时间的延长苗木逐渐死亡.对照植株在淹水17天后死亡率达66.67%,而4个转基因株系死亡率均低于50.00%,其中T81最低,只有25.00%;同时4个转基因株系在淹水胁迫时能够保持较高的叶绿素含量,并且膜质过氧化物MDA含量均低于对照植株;涝渍胁迫下转基因株系生长受抑制程度低于对照植株.说明在淹水胁迫下vgb基因的表达增强了银腺杂种杨叶绿素含量的积累,进而促进了转基因植株的生长,提高了转基因株系对淹水的忍受能力.     

不同长度ThVHAc1基因启动子片段分离及活性分析

[目的]VHAc基因(V-ATPase c亚基)是V-ATPase的重要亚基,能响应盐、重金属等胁迫,过表达刚毛柽柳ThVHAc1基因的酵母能提高抗CdCl_2耐NaCl能力。本研究拟通过分离ThVHAc1基因不同长度启动子片段并对其胁迫后活性进行分析,以进一步探讨ThVHAc1基因响应CdCl_2和NaCl胁迫的机制。[方法]根据ThVHAc1基因启动子中含有的Dof顺式作用元件的分布,将ThVHAc1基因上游启动子分为205 bp(-1—-205),504 bp(-1—-504)和781 bp(-1—-781)3个不同长度片段。将这些不同长度启动子片段分别替换p CAMBIA1301载体上的CaMV35S启动子,以驱动GUS基因表达,构建植物表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。对4周龄的T4代转基因拟南芥分别进行H_2O(非胁迫处理,对照)、100 mmol·L~(-1)NaCl和150μmol·L~(-1)CdCl_2胁迫处理,比较不同转基因株系的GUS染色和GUS酶活性。[结果]正常生长条件下,CaMV35S株系在根、茎、叶中均有GUS染色;3个启动子片段转基因株系均能在不同组织观察到GUS染色,且在根、茎、叶中有一定差异,但整体上GUS酶活性表现为781504205。NaCl胁迫下,CaMV35S株系的GUS染色及酶活性与正常生长条件相比无明显变化,但3个启动子片段转基因株系的GUS染色及酶活性均显著降低,且781株系的GUS酶活性分别为205和504株系的2.73和2.07倍;同时,3个启动子片段转基因株系的组织表达特性发生了一些改变,如,504株系在老叶中表达明显增强,嫩叶中减弱,根中无明显变化。CdCl_2胁迫下各转基因株系的GUS染色和酶活性变化趋势与NaCl胁迫相似。CdCl_2胁迫下,205,504,781株系的GUS酶活性分别为非胁迫时的52.4%,57.9%和80.9%;胁迫后的组织表达活性也发生了一些改变,205株系的GUS染色在老叶较深、嫩叶较浅,504株系则在各部分的表达较均匀,781株系大多叶片的GUS表达减弱;但781株系的GUS酶活性仍然最高,分别为205和504株系的2.67和2.07倍。[结论]ThVHAc1基因启动子片段的驱动活性与长度呈正相关;各不同片段启动子在根、茎、叶中的GUS染色及活性具有一定差异,体现在不同启动子片段的表达活性具有一定的组织特异性。NaCl和CdCl_2胁迫对ThVHAc1基因启动子的驱动能力具有一定影响,胁迫后各启动子片段转基因株系GUS酶活性均显著降低,但长片段受胁迫的影响程度低于短片段。Dof元件的数量在3个启动子片段中依次减少,表明Dof元件可能对NaCl和CdCl_2胁迫有一定的调节作用。同时,NaCl和CdCl_2胁迫对ThVHAc1基因启动子的组织表达特性具有一定的影响。     

涝渍胁迫对转多基因库安托杨生长及生理性状的影响

以库安托杨转多基因株系(D5-9、D5-18、D5-19、D5-20、D5-21、D5-24、D5-26)和未转化株系(对照CK)为试材,研究不同水分处理(水涝胁迫、浸渍胁迫、正常供水)对其生长及生理性状的影响。结果表明:随着胁迫的加剧,各株系株高、根系生长和生物量累积呈下降趋势,而地径生长有所增加。浸渍、水涝胁迫下对照株系的净光合速率均最低,分别为11.99、10.37 μmol·m^-2·s^-1,比正常供水分别减少了14.0%和25.6%;浸渍胁迫下D5-26的净光合速率最高,为13.95 μmol·m^-2·s^-1;水涝胁迫下D5-19的净光合速率最高为12.01 μmol·m^-2·s^-1。蒸腾速率、水分利用效率、气孔限制值、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均下降,叶绿素a的降幅小于叶绿素b,叶绿素a/b值先降后升,而气孔导度和细胞间隙CO₂浓度增大。PSⅡ的实际光化学效率、电子传递速率、潜在光化学活性和最大光化学效率均降低,初始荧光产量和最大荧光产量增加。涝渍胁迫对所有供试材料的生长及光合、叶绿素荧光等生理性状均有影响,但对转多基因株系的影响明显较对照小,且株系间存在差异。以生长、光合参数和叶绿素荧光参数为指标对供试材料进行综合评价,各株系的抗涝能力从高到低的排序为:D5-26>D5-19>D5-18>D5-21>D5-9>D5-20>D5-24>CK。     

转多基因杨树中抗生素标记基因N PT II表达量分析研究

对转基因库安托杨及银腺杂种杨(含1～5个外源基因)中选择标记基因新霉素磷酸转移酶基因(NPTⅡ)进行PCR扩增,证实该基因稳定存在于转基因杨树的基因组中.应用酶联免疫吸附测定法(ELISA)对2种转基因杨树中NPTⅡ蛋白的表达量进行定量检测,结果显示:NPTⅡ蛋白的表达量并没有随着目的基因数量的增加而升高,说明与转单个基因杨树相比,转多个基因杨树可能由标记基因引起的生物安全问题并不会加剧.     

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。     

TERF1基因增强糖橙抗病性的初步研究

将获得转TERF1基因糖橙的春梢叶片进行柑桔溃疡病和炭疽病的接种.初步试验表明,TERF1基因增强了糖橙的广谱抗病性.在接种溃疡病后,转基因植株的平均发病率下降了50%左右,且发病的时间比冰糖橙和对照推迟了7 d,其中3号株系的抗病性最强,叶片无病症.柑橘叶片接种炭疽病后,转基因植株的叶片与对照相比基本上表现出针孔处病斑减小,延迟发病等现象.其中3号和11号转TERF1基因糖橙叶片上根本观察不到炭疽病的典型病斑,且叶片也无褪绿.     

毛果杨Rubisco活化酶基因的克隆与功能分析

【目的】核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)是参与植物光合作用的第1步碳同化的关键酶,而Rubisco活化酶(RCA)能够使Rubisco处于稳定的催化活性状态,从而提高光合效率。本研究从毛果杨中克隆RCA基因并通过遗传转化南林895杨,获得PtRCA高表达的转基因株系,并进行分子检测及相关功能分析,为培育杨树新型高光效抗逆品种提供依据。【方法】基于毛果杨基因组数据库信息克隆PtRCA基因序列,利用生物信息学对PtRCA基因进行功能和结构分析。采用Gateway技术将PtRCA构建到植物表达载体pGWB406中,以南林895杨为受体材料,通过农杆菌介导法进行遗传转化。以转PtRCA基因南林895杨和对照(南林895杨)为材料,测定分析在高温胁迫下转基因植株的基因表达、光合参数和叶绿素荧光参数的差异。【结果】从毛果杨中克隆获得PtRCA的CDS序列长1 323 bp,编码440个氨基酸残基,其蛋白相对分子质量为48 315.9 Da,等电点pI为5.57,为疏水性蛋白,无信号肽以及跨膜结构;通过序列对比,发现PtRCA属AAA+超级家族一员,且与大豆、拟南芥RCA蛋白同源性较高。转PtRCA基因南林895杨RCA表达量均高于对照,且能够利用强光充分进行光合作用,其光饱和点也均高于对照,增加约12.5%~37.5%;光补偿点除3号株系外,其他转基因株系均略低于对照;转基因植株在光饱和点的光合速率比对照增高24.6%~55.7%。转基因株系对CO_2的利用能力和羧化效率均强于对照组,CO_2饱和点除1号和4号株系外,其他株系均比对照低12.5%~25.0%;CO_2补偿点比对照降低53.1%~80.4%;光呼吸比对照低37.7%~79.3%,并且转基因杨树在CO_2饱和点的光合速率比对照增高4.4%~26.4%。另外,转基因杨树表现出耐光氧化的能力,光氧化处理后,对照PSⅡ原初光化学效率下降61.7%,而转基因杨树下降45.0%~53.1%;对照PSⅡ实际光化学效率下降54.1%,而转基因杨树下降38.7%~52.0%;光化学猝灭系数对照下降68.3%,而转基因杨树下降51.0%~65.8%;非光化学猝灭系数对照仅增加3.0%,而转基因杨树增加6.0%~26.5%。【结论】杨树Rubisco活化酶(PtRCA)蛋白与大豆、拟南芥RCA蛋白同源性较高。通过实时定量及相关生理分析表明,转PtRCA基因南林895杨具耐高温特性,利用CO_2和强光进行光合作用的能力较强,催化Ru BP进行羧化反应的效率较高。转PtRCA基因杨树能够充分利用吸收的光子,PSⅡ反应中心效率较高,过剩光能量得到较好的耗散,表现出耐光氧化的能力。研究结果表明,PtRCA基因的高效表达提高了转基因植株的光合效率,并对高温高光强具有调节能力。     

转Bt基因南林895杨对美国白蛾抗虫性研究

【目的】通过对转Bt基因南林895杨进行虫试测定，分析转基因植物对不同世代美国白蛾Hyphantria cunea的杀虫活性、转基因杨树抗虫效果的时空动态、转基因杨树对不同龄期美国白蛾的杀虫效果，以及对美国白蛾幼虫生长发育的影响，为转基因杨树的应用推广和美国白蛾防治提供相关依据。【方法】以实验室获得的转Bt(Cry1Ah1）基因南林895杨16个株系为材料，对美国白蛾幼虫进行室内喂养和田间套笼饲虫实验，实验分别采用不同世代、不同虫龄的美国白蛾幼虫为实验对象，测量其死亡率、化蛹率及取食量等指标，分析转Bt基因杨树对于美国白蛾生长的实际影响，并选取不同部位叶片分析杀虫效果的空间变化。【结果】16个转Bt基因南林895杨株系中，A-4-6、A-5-0、A-5-23和X-2-7株系具有良好的杀虫效果，幼虫取食叶片12 d后的校正死亡率为37.5%～68.9%。A-4-6株系的毒蛋白表达量最高达到11 500.01 ng/g，占总蛋白表达量的0.047 8%。其余5个杀虫活性较好株系的毒蛋白表达量均大于4 669.38 ng/g，除Z-1-3株系，各株系毒蛋白量占总蛋白量均超过0.02%。抗虫效果明显的株系上部叶片的抗虫效果优于中部叶片，下部叶片的抗虫效果差。不同虫龄比对结果表明低龄幼虫的校正死亡率显著高于高龄幼虫（P 0.05），而化蛹率随着龄期的升高而升高，幼虫对杀虫性的敏感度随着龄期的升高逐渐下降。【结论】转基因南林895杨中Bt基因的表达能够有效的抑制美国白蛾的生长，并具有时空特异性，其中A-4-6、A-5-0及A-5-23三个株系具有良好的杀虫效果，适用于作为抗虫杨树树种进行推广。     

AtMET1基因在84K杨中的遗传转化及诱导表达分析

[目的]研究拟南芥甲基化转移酶基因AtMET 1在银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)中的诱导表达特性,为建立杨树甲基化诱导变异体系、进而实现杨树品种改良等奠定基础。[方法]以白杨派优良品种84K杨的无菌苗叶片为受体材料,采用农杆菌介导法将化学诱导启动子与AtMET1基因导入84K杨基因组中;经潮霉素筛选获得抗性植株,通过常规PCR检测、DNA测序等方法对抗性植株进行鉴定。通过化学诱导剂17-β-雌二醇对随机挑选的1个转基因株系离体叶片进行诱导处理,处理时间为0、3、6、12、24、48、96、144 h,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测外源基因AtMET1表达量变化。[结果]本研究共获得了潮霉素抗性芽648个,经生根筛选获得18株抗性植株,经分子检测证实全部为转基因植株,分别标号为AM-1～18#。qRT-PCR结果显示:化学诱导剂17-β-雌二醇处理3 h时,目的基因AtMET1的表达量即达到最大值,随后在处理6 h时表达量下降,处理12 h时有所回升,处理24 h后表达量降低至不足12 h时的一半。[结论]化学诱导剂17-β-雌二醇能迅速有效地调控转基因杨树中AtMET1基因的表达,为进一步研究MET1基因在杨树基因组甲基化调控方面的作用机制奠定基础,也为今后杨树化学诱导表达研究及品种改良提供新思路、新方法。     

白桦BpbZIP1基因抗旱耐盐分析及ABRE元件结合鉴定

[目的]在白桦(Betula platyphylla Suk)中鉴定抗非生物胁迫bZIP基因,为研究白桦抗逆性状形成的分子基础及抗性遗传改良提供数据和材料。[方法]从白桦苗克隆白桦bZIP基因,利用生物信息学对该基因进行系统进化分析。利用瞬时转化法进行快速基因功能分析,通过组织化学染色和生理指标测定鉴定抗旱耐盐功能。利用酵母单杂交初步鉴定转录因子与元件的结合。[结果]获得白桦bZIP基因,命名为BpbZIP1,其与已知抗性相关基因蛋白序列聚为一组。BpbZIP1基因受NaCl处理的诱导,在甘露醇处理下,表达变化不明显。在NaCl胁迫条件下,转基因株系清除活性氧的能力强于野生型,SOD和POD活性提高;在甘露醇胁迫条件下,转基因株系活性氧清除能力与野生型差别不明显,SOD活性升高,POD活性上升不显著。BpbZIP1能够与ABRE元件特异性结合。[结论]BpbZIP1基因能够通过清除活性氧来提高白桦瞬时转化株系的耐盐能力,抗旱能力不明显。鉴定出具有耐盐能力的白桦bZIP基因及其结合元件,为进一步分析白桦bZIP基因的耐盐分子调控机制提供基础数据。     

转多基因欧美杨Bt基因表达特征

【目的】探究转多基因欧美杨107杨中外源Bt基因是否稳定存在及表达,探索转基因107杨不同时间、不同部位Bt毒蛋白表达规律,研究多基因转化的载体结构及基因互作对外源基因表达稳定性和高效性的影响。【方法】选取1年生转Cry1Ac-Cry3A-NTHK1基因107杨3个株系(A1、A2、A3)和转Cry1Ac-Cry3A-BADH基因107杨3个株系(B1、B2、B3),通过PCR技术对转基因107杨中外源基因进行检测和验证,通过实时荧光定量PCR对Bt基因的转录丰度进行检测,利用ELISA技术对转基因107杨不同时间、不同部位毒蛋白含量进行检测。【结果】PCR检测结果显示,转基因107杨均能扩增出与阳性对照大小一致的特异性条带,阴性对照未扩增出特异性条带,证明外源基因在转基因107杨中稳定存在;实时荧光定量PCR检测结果表明,2种Bt基因在转基因107杨中均能稳定表达,Cry1Ac基因的转录丰度在2.1×10~4～5.1×10~4之间,Cry3A基因的转录丰度在2.8×10~6～5.6×10~7之间,Cry1Ac基因和Cry3A基因转录丰度无相关性; ELISA技术检测结果显示,转基因107杨中均检测到Cry1Ac和Cry3A毒蛋白存在。2种Bt基因转录丰度和毒蛋白含量无相关性,但2种Bt毒蛋白含量之间呈现出正相关关系。转2种不同载体的107杨6、7月份2种Bt毒蛋白的含量较低,8月份急剧上升,Cry1Ac毒蛋白的含量均在9月份达到峰值,Cry3A毒蛋白含量均在8月份达到峰值,10月急剧下降。8月份不同部位(上、中、下)的叶片Bt毒蛋白含量未表现出一致性规律,不同部位(上、中、下)木质部的Bt毒蛋白含量也未呈现出一致性规律。【结论】转Cry1Ac-Cry3A-NTHK1基因107杨和转Cry1Ac-Cry3A-BADH基因107杨不同株系间2种Bt基因的转录丰度存在显著差异,Cry3A基因的转录丰度显著高于Cry1Ac基因; 2种Bt毒蛋白在各株系间存在显著差异,Cry1Ac毒蛋白含量极低,Cry3A毒蛋白含量极显著高于Cry1Ac,与转录水平检测结果一致。2种不同载体之间Cry1Ac基因转录丰度、毒蛋白表达模式及含量无明显差异,Cry3A基因转录丰度、毒蛋白表达模式及含量也无明显差异。在转基因107杨整个生长季中,Cry1Ac和Cry3A平均毒蛋白含量变化趋势基本一致,呈单峰模式。     

山东杨树主要品种对溃疡病抗性的研究

在山东营建杨树主要品种抗溃疡病 Dothiorella gregaira Sacc试验林 ,田间测定自然发病率和感病程度 ,同时室内测定杨树树皮含水量、两种同功酶活性和主要酚类化合物含量 ,探讨上述三项指标与溃疡病发生的关系 ,明确主要杨树品种的抗病性。结果表明 ,杨树树皮含水量、过氧化物酶和酯酶同功酶活性、对羟基苯甲酸和邻苯二酚含量与杨树对溃疡病的抗性有着密切关系。田间表现抗病的品种 ,如 I-69/5 5、I-72 /5 8和毛白杨 ,其上述三项指标高 ;感病品种 80 3杨 ,三项指标低 ;中林 2 3、2 8、46杨和 2 88-3 79杨的上述指标介于两种情况之间 ,属于中抗品种。田间和室内测定结果基本吻合。     

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.     

转玉米PEPC和PPDK基因杨树苗期的光合生理特性

【目的】磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)是保证C4植物高效光合作用的关键酶。杨树作为光合效率较低的C3植物,其光能利用率低,本研究以玉米PEPC基因和PPDK基因分别作为目的基因进行杨树遗传转化,分别获得转基因的高效表达植株,并进行分子检测及相关功能分析,为培育杨树高光效新品种提供依据。【方法】通过生物信息学筛选玉米PEPC和PPDK基因。利用Gateway系统,将PEPC和PPDK基因分别构建到植物表达载体pGWB406,通过农杆菌介导法转化南林895杨。比较分析转基因植株与对照(南林895杨)的光合生理特性。【结果】筛选克隆的PEPC及PPDK基因均编码典型的C4光合作用关键酶。南林895杨转PEPC基因获得5个株系,不同株系间基因表达量具有差异,最大达1.79倍,但编码蛋白在不同株系叶片中的表达量无显著差异;转PPDK基因获得3个株系,各株系间基因及蛋白表达量无显著差异。PEPC和PPDK在叶片中的表达量均高于茎中,且随着植株生长发育而提高; PEPC和PPDK基因的表达均受光照条件的影响,在高光照下表达量上升2～3倍。转基因株系净光合速率在11:00—14:00出现双峰状态,且显著高于对照组,最高达16.2%(PEPC-5株系);气孔导度在12:00—16:00高于对照组;除PPDK-2株系外,转基因株系都检测到比对照组更高的胞间CO2浓度,除PEPC-1和PEPC-4株系外,转基因株系CO2饱和点均低于对照组;全部转基因株系CO2补偿点均低于对照组,且光饱和点以及在光饱和点的光合速率均高于对照组。生长参数方面,PEPC-3和PEPC-4株系多个指标显著优于对照组(P0.05),平均株高分别高于对照组5.6%和2.9%,叶面积分别高于对照组13.8%和8.9%,叶片质量分别高于对照组23.6%和19.8%,地径分别高于对照组13.5%和5.4%;转基因株系的茎生物量均高于对照组,叶生物量优势最为明显的依次是PEPC-3、PEPC-5和PEPC-4株系,分别高于对照组34.8%、15.4%和6.3%。【结论】玉米PEPC和PPDK基因导入南林895杨获得的转基因植株在强光利用方面具有明显的优势,植株的光合能力显著提高,生长指标优于对照组。利用C4植物的光合作用关键酶编码基因对杨树进行遗传转化,对于提高杨树甚至木本植物的光合效率具有重要意义。     

转BpTCP7白桦耐盐碱能力分析

为探究转BpTCP7基因白桦的耐盐碱能力,对前期获得的4个转BpTCP7白桦株系(TCP7-1,TCP7-2,TCP7-3,TCP7-4)及非转基因对照株系进行不同浓度的NaHCO_3处理,通过生长量、SOD、MDA及脯氨酸测定,分析转基因株系的耐盐碱能力。结果表明:低浓度的NaHCO_3(0.2%)处理后转基因及对照株系差别不明显,但中、高浓度的NaHCO_3(0.4%、0.8%)处理后,对照株系的细胞膜损伤程度明显高于大部分转基因株系,而渗透调节物及活性氧清除酶类的积累明显低于大部分转基因株系;大部分转基因株系的高生长也高于对照株系。说明BpTCP7基因一定程度上提高了植物的抗盐碱能力。