毛果杨组蛋白去乙酰化酶基因PtHDT902在叶枯病应答反应中的功能

研究了毛果杨组蛋白去乙酰化酶(HDAC)基因PtHDT902在水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和链格孢菌(Alternaria alternata,A.alternata)侵染条件下的表达,以及对链格孢菌引起的叶枯病的抗性功能的探究。研究结果表明：链格孢菌、SA和MeJA处理能够诱导毛果杨叶片中PtHDT902的表达。野生型84K杨(WT)和PtHDT902转基因植株叶片接种链格孢菌7 d后,与野生型相比,转基因植株的叶片感病程度较严重,表明PtHDT902基因在84K杨中的过量表达降低了植株对链格孢菌的抗性;抗病相关基因PR1-1、PR4以及JA合成相关基因LOX在转基因植株叶片中的表达量明显低于野生型的叶片,而JA合成途径的抑制因子JAZ10在转基因植株叶片中的表达量高于野生型。研究结果证明,PtHDT902在杨树响应链格孢菌侵染的过程中具有重要的作用。     

84K杨树耐盐基因转化研究

在已建立了84K杨叶片外植体再生系统的基础上,利用叶盘法首次开展了84K杨双价耐盐基因mtlD/gutD的转化研究,经诱导不定芽及诱导生根阶段卡那霉素(选择性抗生素)连续筛选,获得了16株卡那霉素抗性转化植株.抗性植株经PCR检测,有4株呈阳性.耐盐实验表明,3株阳性植株抗NaCl能力比对照有不同程度提高.PCR及耐盐实验初步证明双价耐盐基因转化获得成功.     

转pt4CL1基因毛白杨的生长分析

为了分析木质素在不同转基因毛白杨(Populus tomentosa Carr.)植株中的变化情况,对1年生转正义pt4CL1基因毛白杨、转反义pt4CL1基因毛白杨和非转基因毛白杨(741对照)植株的生长状况和组织化学结构进行了研究。结果表明,转反义pt4CL1基因毛白杨的叶片数、株高、茎粗等明显优于对照,而转正义pt4CL1基因植株没有明显变化;转正义pt4CL1基因毛白杨的木质化程度明显高于对照,而转反义毛白杨的较对照低。     

DNA拓扑异构酶基因PagTOP2b对银腺杨‘84K’生长发育的影响

  目的  DNA拓扑异构酶基因是一类能够改变DNA拓扑结构的酶，在基础生命活动如DNA复制、转录、有丝分裂等过程中发挥重要作用。研究DNA拓扑异构酶基因对杨树Populus生长发育的影响，能够进一步了解DNA拓扑异构酶基因在木本植物中的作用机制，评估其是否可作为林木分子育种的靶标。  方法  从银腺杨‘84K’ Populus alba × P. glandulosa ‘84K’ (84K杨)中克隆得到DNA拓扑异构酶基因PagTOP2b，利用生物信息学方法对其进行序列分析、蛋白理化性质及结构分析。实时荧光定量PCR分析PagTOP2b在杨树不同组织中的表达水平。利用农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的叶盘转化法转化84K杨，得到PagTOP2b过表达转基因植株。通过表型及茎段切片分析过表达PagTOP2b基因对84K杨植株生长的影响。  结果  以84K杨cDNA为模板，克隆得到PagTOP2b基因全长序列，该基因蛋白质编码区(CDS)长度为4 449 bp，编码1 482个氨基酸，根据蛋白结构域分析属于ⅡA型DNA拓扑异构酶。PagTOP2b主要在杨树幼嫩组织中有较高的表达量。过量表达PagTOP2b基因会导致转基因植株高度、基部节间直径和木质部宽度显著增加。  结论  DNA拓扑异构酶作为一类参与基础生命活动的重要功能酶，在杨树中过量表达ⅡA型DNA拓扑异构酶基因PagTOP2b可促进植株的纵向及径向生长，增加植株生物量。图4表1参28     

二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)基因在烟草中的过量表达

二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)是花青素合成途径中的关键酶,它在花色的修饰中起着很重要的作用,在烟草植物体内过量表达积累后,可能会使烟草的花色加深或变为红色。研究结果表明,通过转基因技术将NtDfr1,NtDfr2基因转入烟草后,获得转基因植株烟草的花色为红色,这与试验预期结果一致。     

转Bt基因欧洲黑杨转化TA29-Barnase基因的研究

为了获得雄性不育转Bt基因欧洲黑杨,在以叶片为外植体建立转Bt基因欧洲黑杨叶片组培再生体系的基础上,利用农杆菌介导叶盘法将TA29-Barnase基因转化到转Bt基因欧洲黑杨中。结果表明,转Bt基因欧洲黑杨叶片不定芽分化最适培养基为:MS+0.5 mg·L~(-1) 6-BA+0.05mg·L~(-1) NAA+0.01mg·L~(-1) TDZ+30g·L~(-1)蔗糖+6g·L~(-1)琼脂;不定芽生根最适培养基为:1/2MS+0.05mg·L~(-1) NAA+0.2mg·L~(-1) IBA+20g·L~(-1)蔗糖+6g·L~(-1)琼脂;经过在叶片不定芽诱导及生根诱导培养基添加除草剂PPT连续筛选,共获得9株抗性植株。对抗性植株进行基因特异性PCR检测,其中有5株呈阳性,转化阳性率达55.6%。初步表明获得了转Barnase基因的转Bt基因欧洲黑杨植株。     

植物二氢黄酮醇4-还原酶的生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)是黄酮类化合物合成途径中的重要酶之一。利用NCBI数据库中已经注册的植物DFR基因核酸以及氨基酸序列,以拟南芥DFR为主,对其组成成分、疏水性/亲水性、蛋白质的二级结构以及三级结构等方面进行分析及预测,结果表明:拟南芥等植物DFR不具有明显的疏水或亲水区域;主要构件为α-螺旋和不规则卷曲;植物DFR在高级结构、活性位点等方面具有较高的保守性。     

反义Trx s基因对小麦种子萌发中α-淀粉酶的影响

为进一步明确转反义Trx s基因小麦抗穗发芽的生理机制,以转反义Trx s基因小麦为研究材料,采用电泳等生化技术分析了小麦种子萌发过程中α-淀粉酶活性及其同工酶的变化。实验结果表明,反义Trx s基因转入小麦后,明显降低了种子萌发过程中α-淀粉酶的活性。这种影响作用主要表现在三个方面:(1)影响酶蛋白的合成或降解速度;(2)影响酶存在的状态(抑制态和活性态);(3)影响淀粉酶由麦胚向胚乳的转运。     

转AtDME1基因‘84K’杨的获得及目的基因诱导表达分析

目的DNA甲基化是一种重要的表观遗传标记，在植物生长发育、环境响应等过程中发挥重要作用。本研究将拟南芥去甲基化基因AtDME1导‘84K’杨基因组中，通过化学诱导表达实验，研究AtDME1基因在转基因杨树中的诱导表达特性，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良好基础。方法以白杨派优良品种84K杨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AtDME1基因导入‘84K’杨；经过潮霉素筛选、常规PCR检测及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qRT-PCR检测处理叶片中外源基因AtDME1的表达量变化。结果本研究中，潮霉素分化筛选共获得了抗性芽224个，经生根筛选获得6株抗性植株，经分子检测证实这6株抗性植株均为转AtDME1基因植株，扩繁后分别标号为转基因AD-1 ~ 6。qRT-PCR检测结果显示，化学诱导剂17-β-雌二醇处理3 h时，目的基因AtDME1的表达量基本达到最大值，效果持续至12 h后逐渐减弱。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AtDME1基因的表达，为进一步研究DME1基因在杨树基因组甲基化调控方面的作用机制奠定基础，也为杨树化学诱导表达特性的研究做好了铺垫。      

拟南芥P5CS1基因转化羽衣甘蓝增强耐盐性分析

【目的】分析转拟南芥△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS1)基因羽衣甘蓝的耐盐性,为获得较强的耐盐性羽衣甘蓝品种及其抗逆育种提供理论依据。【方法】将拟南芥P5CS1基因(AtP5CS1)经农杆菌介导转入羽衣甘蓝植物中,在盐胁迫下,分别检测转基因植株与野生型植株的AtP5CS1 mRNA表达量、幼苗脯氨酸含量、株系根系性状、整株干质量和鲜质量、叶片相对水含量、叶片电导率和整株存活率。【结果】在150 mmol/L NaCl胁迫下,转基因植株的P5CS1基因mRNA可正常表达,与对照相比,转基因株系Y1、Y2的主根和最长侧根长度较长,侧根数目较多,整株干质量和鲜质量较重;而且相对水含量显著高于对照植株(P0.05,下同),脯氨酸含量及存活率均极显著高于对照植株(P0.01),叶片相对电导率显著低于对照植株。【结论】转AtP5CS1基因植株的耐盐表型优于对照,即AtP5CS1基因在羽衣甘蓝中的表达明显改善了转基因植株的耐盐性。     

黑杨派无性系多性状遗传分析及综合评选研究

利用 9年生黑杨派试验林 10个无性系材料进行了 2 3个性状的遗传变异分析 .方差分析、遗传参数估算表明 ,2 3个性状中有 2 0个性状无性系间差异显著或极显著 ,其重复力在 0 5 4 9～ 0 96 4之间 ,其中有 12个性状的重复力在 0 8以上 ,说明黑杨派无性系多个性状存在广泛变异 ,并且这种变异受较强的遗传控制 ,从中进行多性状遗传改良是可行的 .经主成分分析和聚类分析 ,选出卡帕茨杨、5 0杨、中林 4 6杨 3个综合性状表现优良的无性系 .其中卡帕茨杨为新选无性系 ,在该试验林中生长量最高 ,材积超I 2 14杨 6 9 7%、超Ⅰ 6 9杨 5 0 6 %、超中林 4 6杨 7 9% ,且树干通直圆满、尖削度适中、冠幅中等、材质优良 ,适宜生产推广应用 .     

两种杨树矮林地上生物量及树皮比例早期测算

通过建立茎干离地22 cm的直径(D22)与单枝地上生物量的关系,估算林分地上生物量,并对三倍体毛白杨B301和欧美杨107在3种栽植密度下林分地上生物量及收获物质量进行早期测算。结果表明:三倍体毛白杨B301林分各栽植密度的单枝地上生物量和单枝树皮地上生物量差异均不显著;欧美杨107在20 000株/hm2栽植密度下,单枝地上生物量和单枝树皮地上生物量均显著小于栽植密度为5 000株/hm2;2种杨树林分地上生物量和林分树皮地上生物量均随着栽植密度的增大而增大,且各栽植密度间的差异达到了极显著水平。     

转基因库安托杨对根际土壤微生物及酶活性的影响

对4年生转基因库安托杨在生长过程中的土壤微生物和酶活性变化情况进行调查,发现转基因与非转基因株系的3大类根际微生物数量和蛋白酶活性分别表现为"增→减→增→减"和"减→增→减"的倒"S"型变化趋势,土壤脲酶、磷酸酶酶活性的变化趋势均呈"增→减"的倒"V"字型的变化趋势,且转基因库安托杨基本未对微生物数量和酶活性产生显著影响。     

不同立地黑杨派无性系生长和多性状综合评选

以北京大兴区榆垡和青云店2个试验地营建的7个黑杨派无性系6年生试验林为材料,无性系间生长性状（胸径、树高和单株材积）存在极显著差异,且生长性状在无性系×试验地交互效应上亦存在显著差异。利用保存率、生长性状、蓄积量、单位面积碳储量、溃疡病和破腹病及蛀干害虫抗性等性状,以生态林和用材林为选育目标,采用性状权重的综合评分法,分别对2个试验地7个无性系开展多性状综合评价研究。结果表明,在2个试验地上,无论是以生态林还是用材林为选育目标,108杨（Populus ×euramericana cv.‘Guariento’）、107杨（P.×euramericana cv.‘Neva’）、中林2025（P.deltoides cv.‘Zhonglin2025’）和中林46（P.×euramericana cv.‘Zhonglin46’）等4个无性系生长量,各性状表现优良,可在该地区杨树人工林生产中推广。     

超表达杨树SBPase基因促进拟南芥光合作用及营养生长

目的卡尔文循环是植物光合作用中极为重要的生理过程,对植物的生长发育具有显著影响。前期研究表明,高光合速率的速生欧美杨的景天庚酮糖-1, 7-二磷酸酯酶(SBPase)基因表达水平在速生期显著上调,预示该基因在光合碳固定过程中可能起着关键作用。方法为进一步解析SBPase在木本植物光合速率和生长发育中的作用,本文从速生欧美杨品系NE19中克隆得到了PdSBPase基因,并构建35S:PdSBP:GFP表达载体,采用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,通过抗生素筛选,PCR鉴定和组织定位等多种方式鉴定并成功得到了超表达PdSBPase拟南芥株系。结果在正常生长状态下,超表达植株的叶面积、根长、株高都优于野生型和突变体,其中叶面积是野生型的1.79倍,根长是野生型的1.93倍,而突变体表现为植株矮化,叶子明显发黄短小,叶绿素含量低于野生型株系。转基因株系SBPase酶活是野生型1.4倍,是突变体的1.9倍,RuBP产量以及淀粉含量均要高于野生型和突变体株系,RuBP产量分别是野生型和突变体的1.37和1.76倍,转基因株系的淀粉含量达到了50.26μg/g,而突变体的淀粉含量未检出。结论这些结果说明,PdSBPase对RuBP的形成和淀粉等多糖的合成起到关键作用,能促进植物积累更多的碳水化合物,进而正向调控植物的光合能力。      

添加城市排水污泥对竹柳和欧美107杨嫩枝扦插苗生长及养分积累的影响

  目的  为明确城市排水污泥作为有机土壤改良剂在苗圃扦插育苗过程中的应用潜力,研究不同污泥施用量对竹柳和欧美107杨嫩枝扦插苗生长及养分积累的影响。  方法  在平原沙地苗圃中,以竹柳和欧美107杨当年生半木质化嫩枝条为试验对象,采用完全随机区组试验设计,设置3 kg/m2（T1）、6 kg/m2（T2）和9 kg/m2（T3）3个污泥施用量梯度,以不施污泥为对照（CK）,在扦插前测定各处理土壤密度和孔隙度,在扦插后35 d统计各处理扦插苗成活株数,在扦插后35、50、65、80 d观测各处理扦插苗新梢长度和新梢基径的变化,并在生长末期进行取样,测定各处理扦插苗生物量参数、根系各形态参数以及叶片养分含量。  结果  不同污泥施用量均能够降低土壤密度、增大土壤孔隙度。对于竹柳而言,随着污泥施用量的增加,不同测试时间其扦插苗新梢长度均呈现先上升后下降再上升的变化趋势,T1处理对其新梢生长的促进作用最明显,显著高于CK;T1处理下竹柳扦插苗生物量参数、根系各形态参数、叶片全碳（C）含量和碳氮比（C/N）均高于CK,并达到显著水平;不同处理间竹柳扦插苗成活率没有明显差异。对于欧美107杨而言,T3处理能够显著提高其扦插苗成活率以及根系生物量参数;随着污泥施用量的增加,其扦插苗的新梢长度、根表面积、根体积、平均根系直径均呈现先增加后减小的变化趋势,且均在T2处理达到最大值;其扦插苗叶片C、全氮（N）含量和C/N在施用污泥后均有所增加,以T3处理效果最佳。生物量参数和根系形态参数关系密切,总生物量与地上、根系生物量均呈极显著正相关关系,这三者与总根长、根表面积、根体积、平均根系直径亦分别表现为极显著正相关关系。  结论  城市排水污泥的适量施用,有利于两树种嫩枝扦插苗的生长及其叶片对部分养分元素的吸收,其中3 kg/m2污泥施用量对竹柳扦插苗的促进效果最好,欧美107杨扦插苗能够适应较高污泥添加量的土壤环境,在污泥施用量为6 ~ 9 kg/m2时效果更佳。      

1年生欧美107杨地上生物量水肥耦合效应

为制定培育欧美107杨优质苗木的灌溉施肥方案,采用田问裂区试验设计,研究不同灌溉施肥下1年生欧美107杨地上生物量生长情况.通过对地上生物量结果进行二次回归拟合,建立了水肥回归数学模型.结果表明,增加灌溉量和氮肥施用量均有增产效应,水肥交互作用表现为正效应,对地上生物量影响作用由高到低依次为:氮肥施入量、水肥互作、灌溉...     

杨树对潮霉素的敏感性研究

以山新杨、欧美杨、小黑杨无菌苗的幼叶、叶片分化的不定芽、茎段为外植体,研究了其对潮霉素的敏感性。结果表明:叶片分化时山新杨和欧美杨的潮霉素敏感性为2.0 mg/L,小黑杨为3.0 mg/L;不定芽生长和生根时山新杨和小黑杨的敏感性为2.0 mg/L,欧美杨为1.0 mg/L;茎段生长和生根时山新杨和小黑杨的敏感性为6.0 mg/L,欧美杨为2.0 mg/L。     

2022 年 5 期目录

  目的  杨絮是由杨树子房胎座表皮细胞发育而来的种毛,近年来已成为我国北方城市环境问题之一。目前对杨树种毛发育基因的研究还不深入,本研究将2个在杨树子房发育过程中差异性表达、且基因注释均与棉纤维发育相关的基因（PeCFL1和PeCFL2）作为种毛发育调控的候选基因,探究二者在欧美杨‘渤丰3号’中表达的时空特异性,为深入研究该基因在杨絮发育过程中的调控作用及基因工程手段改良杨树品种奠定基础。  方法  取‘渤丰3号’杨越冬花枝,采集水培4、5、6、7、8、12 d的雌花序,进行固定、石蜡包埋、切片,观察子房发育及种毛的形态发生过程。采用实时定量PCR检测PeCFL1和PeCFL2基因在‘渤丰3号’杨雌花序发育过程中以及在根、茎、叶等营养器官中的表达模式。利用原位杂交技术检测PeCFL1和PeCFL2基因在杨树花器官中的组织表达特异性,揭示杨絮发育调控相关候选基因PeCFL1和PeCFL2的时空表达模式。  结果  ‘渤丰3号’杨雌花枝水培12 d后,子房胎座底部出现纤维状结构,杨絮开始形成。PeCFL1和PeCFL2在‘渤丰3号’杨根、茎、叶及雌花枝腋芽中微量表达,在水培4 ~ 7 d的雌花序中表达量较少,水培8 d后表达量开始显著升高,12 d时表达量继续大幅上升,此时的石蜡切片可见子房胎座底部纤维状结构。原位杂交结果显示,PeCFL1和PeCFL2基因在杨树子房的子房壁和胎座部位表达。  结论  种毛发育调控相关候选基因PeCFL1和PeCFL2在‘渤丰3号’杨雌花子房胎座底部出现纤维状结构时表达显著升高,并在胎座底部纤维状结构和子房壁中特异性表达,说明其与种毛发育调控密切相关,可作为基因工程改良杨树飞絮的目标基因。      

转群体感应淬灭基因attM烟草抗青枯病的研究

自根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)克隆获得attM基因。采用叶盘转化法,农杆菌介导转化烟草,经过卡那霉素抗性筛选获得抗性愈伤组织,对其分化产生的植物株系进行PCR、PCR-Southern和荧光定量PCR及GUS染色检测分析。结果表明:attM基因被成功插入烟草基因组DNA中。在转基因株系中均能够表达,相对表达量最大可达125.8,最小为31.0。以野生型烟草和转pBI121空载体的烟草为对照,分别进行了离体及活体检测试验,结果表明:转attM基因烟草植株对茄科雷尔氏菌引起的青枯病抗性显著。1×107～1×108CFU.mL-1的青枯菌接种离体叶片,野生型烟草和转pBI121空载体的烟草的中毒面积与接种面积比值为15～25,转基因植株的比值低于3;青枯菌3×106CFU.mL-1伤根接种盆栽烟草植株14d,野生株和转空载体烟草均青枯死亡,病情指数为100,转基因植株病情指数为31.25。