转抗虫基因杨树外源基因表达的研究进展

在转基因植物中,外源基因能否稳定高效表达对转基因植物的应用有重要作用。文章从转Bt基因杨树对鳞翅目、鞘翅目昆虫的抗虫效应,以及抗虫选择性、稳定性及毒蛋白表达等方面分析转抗虫基因杨树外源基因的表达特点,综述了近年来转Bt基因杨树外源基因表达的研究成果,以便为转基因杨树和外源基因的合理利用提供依据。     

林木植物的全基因组选择

基因组选择(GS,也称全基因组选择)是利用捕捉到一个乃至多个数量性状大多数基因位点的全基因组标记估计基因组育种值(即所有标记效应的总和),并以此对目标性状进行选择的方法。目前,这种新的选择方法正在给家畜育种实践带来一场革命性的变化。同样的方法和设想也适用于林木育种。事实上,漫长的世代时间以及大多数复杂性状晚期表达的特性历来都是林木育种所面临的巨大困难和挑战。不仅如此,林木植物还具备诸多其它的有利条件有助于GS的开展和应用,例如:易于收集并建立较大的参考群体且某些性状已作过准确的表型分析;一些改良群体的连锁不平衡(LD)程度较高,这其中包括林木高世代育种程序中所常用到的一些有效群体大小(Ne)较小的群体。本研究利用确定性方程就LD(通过Ne和标记间距离进行模拟),训练集的大小,性状遗传力,以及数量性状位点(QTL)的数目等因素对GS的预期准确性的影响进行了分析评估。结果显示,GS有可能使树木育种的有效性得到根本性的提高。当Ne≤30时,即便标记密度仅大约2个标记/厘摩(cM),采用GS就能达到传统BLUP(最佳线性无偏预测)选择的基准精度。不过,当Ne较大时,标记密度则需达到20个标记/cM。采用GS可使育种周期缩短50%,进而使育种效率增加100%或以上。随着技术的快速进步和基因分型成本的下降,我们谨慎而乐观地看好GS在加速树木育种进程和提高育种效率上的巨大潜力。不过,在将此项技术推广应用之前,尚需作进一步的模拟研究及概念验证试验。     

表达豇豆胰蛋白酶抑制剂转基因杨树的虫试试验

将转豇豆胰蛋白酶抑制剂基因的三倍体毛白杨回交杂种 [(毛新杨×毛白杨 )×毛白杨 ]]于春季萌发前截干 .用萌条上的树叶对 3种主要杨树害虫 :天幕毛虫 (Malacosomadisstria)、舞毒蛾 (Lymant riadisparL .)和杨雪毒蛾 (StilpnotiacandidaStaudinger)进行离体虫试试验 ,年底测量各转基因株系萌条树高和地径 ,以衡量其生长性状 .结果发现 ,与对照相比 ,转基因株系的树高和地径没有显著降低 ,说明外源基因的导入没有影响转基因杨树的速生特性 ,相反 ,TG0 4的树高和地径较对照有明显的提高 ,这可能是外源导入后促进转基因杨树生长的结果 ;转基因植株均能显著提高害虫的死亡率 ,降低幼虫的排粪量、蛹重、体重增加量和成虫的产卵量 ;其中 ,TG0 7、TG0 8和TG713个转基因株系的抗虫特性较为突出 ,表明CpTI基因在它们的树体内表达较为活跃和稳定     

转PeTLP基因‘南林895’杨对土壤微生物的影响及外源基因分子检测

转基因技术是当今林木分子育种的手段之一,但其生物安全性问题广受关注。本研究选择进入田间试验的转PeTLP(类甜蛋白)基因‘南林895’杨Populus deltoides×P. euramericana cv.‘Nanlin 895’为材料,开展转基因杨树对土壤微生物影响及外源基因分子检测等分析。结果显示,转基因杨树在进入田间试验一年后,外源基因仍稳定存在于转基因植株基因组中;转基因与非转基因植株根系周围可培养土壤微生物菌落数量无显著差异,表明外源基因对土壤微生物无显著影响;对土壤微生物总DNA进行分子检测也显示外源基因未有向周围土壤微生物扩散现象;叶片化感作用试验显示转基因植株叶片未对生菜Lactuca sativa L. var. ramose Hort.种子的生长造成显著影响。初步分析结果表明,转PeTLP基因‘南林895’杨在进入田间试验后未出现外源基因水平转移,也未对周围生态环境造成显著影响。     

转果聚糖蔗糖转移酶基因银腺杨的获得

采用农杆菌介导的遗传转化方法,将来自枯草杆菌的果聚糖蔗糖转移酶基因(SacB)导入银腺杨,以提高杨树对水分胁迫的抗性。以来自无菌培养的叶片为外植体,通过大约10 0 0个叶盘与农杆菌LBA4 4 0 4共培养,将植物双元表达载体pKP中SacB基因导入银腺杨基因组,经卡那霉素筛选后,共获得10 2株卡那霉素抗性植株。经PCR特异性扩增和Southern点杂交分析,证明其中97株再生植株基因组DNA中整合了SacB基因。对其中的6 2个无性系进行RT PCR分析,结果表明SacB基因在其中的5 0个无性系中获得表达。温室生长观察表明,转基因无性系外部形态与对照相比没有稳定的显著差异,少数部分转基因无性系的生长明显受到抑制,其他转基因无性系生长正常。这些转基因无性系的获得为培育抗旱转基因杨树奠定了基础。     

杨树各性状与干材遗传相关之间的通径分析

在杨树选择育种中,只能测得树木的表型性状。表型的性状是遗传因素与环境因素共同作用的结果。其中仅有属于基因效应的部分才能遗传给后代,因此不必要计算出两性状的遗传相关系数。但是,有了遗传相关系数还不能真正反映由各个性状对生长量的相关密切程度,比如某个性状x_1对y的相关,势必受其它性状的影响,这个影响究竟有多大,需有一个指标来度量,这个指标就是通径系数,这个分析方     

杨树PtEBP1基因转化拟南芥研究

EBP1是一个可能在植物器官大小发育调控中发挥重要作用的基因,但其在木本植物如杨树中的功能仍未知.在前期获得杨树PtEBP1基因并构建相应表达载体pBI121-PtEBP1基础上,利用花序侵染法遗传转化拟南芥,进而通过观察转基因拟南芥的性状变化,对PtEBP1在器官发育过程中的功能进行初步探究.结果表明,杨树PtEBP1基因已成功转化拟南芥,转基因拟南芥表现为植株茎增粗、叶片明显增大且种子数量增多等显著有别于野生型的性状特征.该研究结果初步证实PtEBP1在植物器官发育,特别是器官大小发育中的重要作用.     

林业生物工程研究进展及设想(续)

(三)遗传工程、酶工程和发酵工程1.遗传工程遗传工程是一种分子水平的基因操作技术.与微生物不同,高等植物在遗传工程的一些基本要求,如适当的酶、载体、重组DNA 的引进和表达以及带有重组DNA 细胞的筛选方面,较难解决,所以这一技术进展较慢.近年来由于微生物和动物基因工程研究成果的推动,高等植物基因工程研究也有了明显发展.首先是把外源基因引入植物细胞的载体.从1977年Chilton 证明了植物冠瘿组织中存在Ti 质粒的片段(T—DNA)以来,人们进行大量研究的结果已经证明,利用农     

优树遗传性后代测定的一般原则

选择适合于育种要求的树木或群体的外部性状(表型),这是目前选择优树的方法的根据。大家知道,个体的表型决定于两个因子,即由因子型决定的遗传性以及外界环境。能不能选出合乎需要的性状,决定于所选的性状是否由遗传性所决定。例如,选择优树的生长速度这一性状时,如果它是由较好的小区环境条件(如土壤、营养面积,没有其它植物竞争等),或遗传结构的某些特点(基因的互相作     

中国林木遗传育种工作的战略重点

1 优先发展以基因工程和以细胞工程为主体的生物技术。包括 :木材结构及化学组成与其品质特性的分子基础研究 ;树木木材品质形成的分子机理及调控机制研究 ;树木抗逆、抗虫性状的基因分离及功能鉴定 ;树木重要木材性状基因的定位与克隆 ;分子改良树木的性状表达与鉴定。2 积极开展“种子卫星”航天塔载育种。包括 :利用空间环境创造重要林木和花卉等的高产、优质、抗病、抗旱、耐盐等新种质 ;研究空间环境因素作用于林木和花卉的生物学效应与机理 ;探讨人工模拟空间环境因素的生物效应。3 持续稳定地做好常规育种 ,为新技术育种提供基础 ,…     

杨树转抗虫基因研究进展

作为木本植物分子生物学和基因工程的模式树种,杨树基因工程研究进展较快。文章对杨树抗虫基因工程20多a来在多方面取得的研究进展,包括转不同类型抗虫基因抗虫效果、毒蛋白表达研究、多基因聚合、转抗虫基因杨树抗虫稳定性及生物安全性等方面进行了综合评述;提出了多基因转化中仍存在个别基因丢失或基因沉默等问题,并对多个外源基因在植物中如何同时高效表达的策略,尤其是构建载体时应改善的方法进行了探讨。     

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.     

解析速生杨

速生杨是由杨树育种科学家利用基因工程等高科技手段对原有普通杨树的遗传基因进行优化改造培育出的一类比普通杨树生长速度快的杨树。速生杨的培育成功,有效地解决了长期以来我国林业建设存在的树木生长速度慢,     

树木抗性育种

一、树木抗性育种的经济意义抗性育种是指通过育种措施获得具有抗病虫危害,抗不良环境条件(如低温、霜冻、低湿、干旱和盐碱等)的特性的新类型或品种。本文重点讨论树木的抗病、抗害虫育种。树木和其它农作物一样,在其生长发育过程中由于遗传性的制约,需要特定的环境条件,只有满足树木生长发育的条件时,才得以正常地生长和发育,传宗接代。但在自然条件下,病毒、细菌、真菌等微生物,多作为病原寄生于树木,其危害住是很大的,轻者降低生长量,重者使树木死亡。例如,常见的红松疱锈病、落叶松早期落叶病,阔叶树白粉病、杨树锈病等。英国苏格兰邓格尔公园山坡上的欧洲落叶松因遭     

ACC氧化酶cDNA克隆及其对美洲黑杨体内乙烯产生的反义抑制

利用ＲＴ－ＰＣＲ技术克隆了番茄ＡＣＣ氧化酶基因ＬＥＥＴＨＹＢＲ编码区０．９ｋｂ的ｃＤＮＡ片段,经酶切图谱分析和序列分析鉴定后,反向插入到植物表达载体ｐＢｉｎ４３８中,构建了表达ＡＣＣ氧化酶反义ＲＮＡ的二元载体。用农杆菌侵染美洲黑杨叶片,在含卡那霉素的ＭＳ培养基上选择转化子和植株再生,通过ＰＣＲ检测筛选到１６株转基因杨树植株,Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ分析初步确证了外源基因是以单拷贝插入到杨树基因组中;对杨树幼苗乙烯释放量的测定结果表明转基因杨树的乙烯释放量为对照植株的２８％。     

转基因作物的研究现状与特征

所谓转基因生物,是指运用重组 DNA技术将外源因整合于受体生物基因组、改变其遗传组成后产生的生及其后代。从 20 世纪 70 年代人类第一次基因重组实成功后,以DNA重组技术为基础的基因工程等现代生技术迅猛发展,基因工程使人类能直接操作生物的遗传质———基因(DNA),改变生物的性状、代谢产物或者生活动的某些过程,也就是说人类已经可以在一定程度上计并定向改造生物。从20世纪80年代开始,转基因生陆续研制成功,走出实验室并投放市场。1　转基因作物的研究与产业化概况自1983年世界第一例转基因抗病毒植物诞生以来转基因作物的研制…     

杨树维管组织特异启动子的克隆与启动活性分析

启动子在基因表达调控中起关键性作用,它在很大程度上决定所控基因表达的时间、空间和强度。依据拟南芥ATH1芯片分析杨树维管形成时期特异表达基因的结果,选取了差异表达基因NST3,通过BLAST比对在杨树EST数据库(PopulusDB)中找到同源性较高的基因NAC068。以毛白杨为材料,在其基因组中克隆得到该基因5'侧翼区901 bp长的片段,命名为pProNAC068,将该片段置换pBI121载体中的CaMV35S启动子,并在84K杨中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现:该启动子可以控制外源基因在次生维管组织中特异表达,从而为基因工程中有目的的控制外源基因在维管组织中的表达奠定基础。     

成龄转基因银中杨试验林外源基因水平转移及土壤微生物连年监测

【目的】对成龄转JERF36基因银中杨——抗逆1号杨试验林进行连年生物安全性监测，评价抗逆1号杨可能引起的生态风险，为评估转基因杨树及转基因植物土壤环境安全性提供依据。【方法】以11年生抗逆1号杨、非转基因银中杨对照、林下杂草、林下土壤、试验林旁行道树下杨树实生苗叶片、土壤中筛选出的卡那霉素抗性菌株为材料，采用PCR扩增方法检测外源基因JERF36稳定性及水平转移潜在性，利用稀释平板法对9～11年生抗逆1号杨与非转基因杨对照林地的可培养微生物(细菌、真菌和放线菌)的种群数量进行分析。【结果】外源基因JERF36在抗逆1号杨中稳定存在，林下杂草、林下土壤、试验林旁行道树下杨树实生苗叶片、土壤中筛选出的卡那霉素抗性菌株的DNA样品中均未出现目的基因片段。9～11年生抗逆1号杨与非转基因对照间林下土壤中微生物总数量均无显著差异；不同年份间的抗逆1号杨和非转基因对照的林下土壤微生物数量均略有差异且趋势一致，其中6—8月土壤中微生物总量为9年生>10年生>11年生；9～11年生抗逆1号杨和非转基因对照林地土壤3大类微生物(细菌、真菌和放线菌)数量均无显著差异，各年变化趋势一致，在树木...     

抗虫转基因杨树的培育及其抗虫性初步研究

以杨树优良新品种欧美杨107(Populus×euramericanacl."74/76")为试材,通过根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导法,将Bt毒蛋白基因导入107杨的叶片及茎段外植体,经潮霉素抗性筛选,获得了转基因再生植株。提取转基因植株的总DNA,经PCR扩增,部分植株呈阳性反应,证明目的基因已经整合到杨树基因组中。以转基因杨树叶片饲喂天幕毛虫幼虫的杀虫试验结果表明,转基因杨树表现出一定的杀虫活性。     

黑杨派内杨树的遗传改良

黑杨派(AIGEIROS)是杨属中较大的一派。黑杨派内种间杂种欧美杨(Populus×euramericana)的出现和大量栽植,大大推动了世界杨木的生产。要创造欧美杨优良无性系,必须有充足的杨树基因资源和完善的育种方法。我们根据意大利为代表的世界杨树育种先进国家的经验,结合我国杨树育种现状,介绍了世界黑杨派杨树基因资源;种间杂种的出现和利用;当前黑杨派杨树育种主要特点以及适宜我国黑杨派杨树遗传改良的一整套程序和方法并给予评价。