毛白杨4CL基因家族的克隆与进化分析

为研究毛白杨4CL基因家族及其进化关系,采用TRIZOL法单独提取毛白杨各组织的总RNA,以反转录得到各个组织的总cDNA为模板,通过PCR技术克隆18个毛白杨4CL基因。利用MEGA软件对这18个基因以及其他25个来自不同物种的4CL基因进行了进化树分析,结果显示,毛白杨4CL基因分为两个聚类:ClassI和ClassII,4CL1～4CL5属于ClassI,而4CL6~4CL18属于ClassII。     

GRP1.8-反义pt4CL1基因对巨尾桉 木质素含量的影响

桉树是桃金娘科桉树属(Eucalyptus）植物的统称,是制浆造纸的主要原料之一,但是桉树中含有大量木 质素,木质素的存在会严重影响纸浆的质量。4-香豆酸颐辅酶A 连接酶(4CL）是木质素单体生物合成的关键酶之一, 抑制4CL 基因的表达,可以有效降低植物中木质素的含量。通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法,将形成层定位启动 子GRP1.8 融合的杨树反义4-香豆酸:辅酶A 连接酶基因导入巨尾桉,经卡那霉素筛选和PCR 鉴定,获得9 株转基 因阳性植株。通过4CL 酶活性测定和木质素、纤维素含量的分析,发现转基因组培苗的4CL 酶活性比对照植株下降 了44%,温室转基因幼苗中硫酸木质素含量下降了16%。     

转双抗虫基因三倍体毛白杨抗虫性分析

对经过6年田间栽植的转双抗虫基因(Bt cry1Ac和API)三倍体毛白杨部分系号再次进行分子生物学检测,初步证明外源基因在杨树基因组中稳定存在。同时以成树转基因系号叶片对杨扇舟蛾(Lymantria disparL.)和舞毒蛾(Lymantria disparL.)幼虫进行室内饲虫试验,并对幼虫致死率及树木生长情况进行了相关分析。结果表明:所检测的19个转基因系号,对两种昆虫均表现出抗虫性,分别有63.15%和31.58%的系号对舞毒蛾和杨扇舟蛾幼虫表现出高抗性(校正致死率超过80%),且不同系号对两种昆虫抗性大小是一致的,两者存在显著相关性;不同转基因系号对两种昆虫致死率与幼树相比均已明显下降;转基因明显抑制存活幼虫生长发育,且以不同系号所饲养幼虫的发育存在显著差异;转基因系号对幼虫致死率与其生长情况之间相关性不显著,表明外源基因转入时对生长没有产生影响。     

毛白杨优良无性系生长性状的研究

经过９ａ的比较试验，从３７１个毛的杨无性系中选出５个优良无性系，对５个无性系生长性状，生物量，叶的净光合速率，光能利用率等进行了研究分析。结果表明，当选无性系７ａ生树高，胸径，材积生长比对照分别提高２５％～３７％，１０８．７％～１４１．３％，４３２％～５７８％，林分单位面积生物量，叶的净光合速率，光能利用率比对照分别提高１１９．８％～５０７．２％，２０．８％～６７．０％，２１９．８％～５３７．６％     

毛白杨优良无性系生长性状相关分析

对29个毛白杨优良无性系的10个生长因子观测数据进行统计分析,揭示了与毛白杨优良无性系生长量有显著相关关系的因子以及不同无性系生长性状相关程度的差异性,为毛白杨优良无性系的生长进行科学的管理以及种源选择提供一些依据。结果表明:毛白杨优良无性系的树高和胸径(生长量)等10个性状之间分别存在着不同程度的表型相关,其中与树高相关紧密的生长因子是:4 m处直径、最大侧枝角度、叶宽;与胸径相关紧密的生长因子是:4 m处直径,最大侧枝角度,最大侧枝粗度,2 m处直径。各无性系间性状的相关程度差异显著。     

反义4CL1基因转化烟草调控木质素生物合成

将控制木质素生物合成的关键限速酶 (香豆酸CoA连接酶 ,4CL)基因 4CL1反向插入植物表达载体pBI12 1构建表达载体 ,通过农杆菌叶盘法介导转化烟草 ,获得一批转基因抗性植株 .经PCR检测 ,证明 4CL1基因已成功反义转入到烟草植株中 .通过对转基因植株和对照植株的纤维素和木质素含量的对比分析 ,发现反义 4CL1基因转化植株的纤维素含量比对照提高了 11 4 % ,而木质素含量比对照降低了 19 1% .     

PTLF基因RNAi结构转化毛白杨的研究

[目的]PTLF是杨树花发育的重要基因,可抑制杨树开花,解决杨树飞絮散粉污染环境的问题,并降低生殖生长对营养生长的竞争。[方法]利用农杆菌介导的叶盘转化法将含PTLF基因的RNAi（RNAinterference）载体35S-PTLF-IR转化毛白杨。[结果]通过聚合酶链式反应（PCR）检测,初步验证10株阳性转化植株。[结论]对转基因毛白杨和野生型毛白杨组培苗进行高生长分析表明,前者生长速度、株高低于后者。     

木质素生物合成酶4CL基因的遗传进化分析

【目的】4CL是木质素生物合成途径中的关键合成酶,通过对4CL基因的遗传进化分析,为其研究和利用提供理论依据。【方法】利用生物信息学手段,对4CL基因完整cDNA和编码氨基酸序列进行数据挖掘,利用Mega软件、ExPASy的Prosite数据库、NCBI的Conserved Domains数据库,进行4CL基因核酸和蛋白质水平上的遗传进化分析。【结果】构建了4CL基因的系统发生树,揭示出植物中的4CL基因聚类与植物分类大体一致,主要以基因家族的形式存在,但基因家族中部分基因存在着结构和功能的分化,4CL基因中存在着GC含量偏高和偏低两大类基因。4CL基因编码的氨基酸序列保守区高度相似,但是在单、双子叶两大类植物之间,其氨基酸平均含量存在着较大差异。【结论】在植物的进化过程中,虽然4CL基因较保守,但部分4CL基因发生了分化,体现在基因的结构和功能方面,在4CL基因的研究中必须充分考虑到这种分化。     

转BpGLK1基因白桦叶色变异规律及生长特性分析

通过开展转BpGLK1基因白桦叶色变异规律研究,探讨BpGLK1干扰表达株系叶绿素含量的降低对生长的影响.以2年生3个BpGLK1过表达株系(OE1～3)、7个干扰表达株系(RE1～7)为试材,采用PCR及qRT-PCR技术对目标基因进行分子检测,同时测定其叶色参数和叶绿素相对含量的时序变化规律,分析转基因白桦的生长特性.结果 表明:2年生的转BpGLK1基因白桦中,导入的目标基因仍整合于转基因株系的基因组中,且BpGLK1干扰表达株系中BpGLK1显著下调,BpGLK1基因的低表达对2年生苗高生长无影响,7个干扰表达株系中有6个株系在整个生长期叶绿素含量低于WT株系,叶色亮度及黄色程度高于WT株系,其中RE1、RE7株系上述性状均优于其他株系,是后续城市园林绿化应用推广的首选株系.     

转BpGLK1基因白桦叶色变异规律及生长特性分析

通过开展转BpGLK1基因白桦叶色变异规律研究,探讨BpGLK1干扰表达株系叶绿素含量的降低对生长的影响。以2年生3个BpGLK1过表达株系(OE1～3)、7个干扰表达株系(RE1～7)为试材,采用PCR及qRT-PCR技术对目标基因进行分子检测,同时测定其叶色参数和叶绿素相对含量的时序变化规律,分析转基因白桦的生长特性。结果表明:2年生的转BpGLK1基因白桦中,导入的目标基因仍整合于转基因株系的基因组中,且BpGLK1干扰表达株系中BpGLK1显著下调,BpGLK1基因的低表达对2年生苗高生长无影响,7个干扰表达株系中有6个株系在整个生长期叶绿素含量低于WT株系,叶色亮度及黄色程度高于WT株系,其中RE1、 RE7株系上述性状均优于其他株系,是后续城市园林绿化应用推广的首选株系。     

毛白杨形态和类型的研究

本文既对毛白杨的宏观特征进行了详细地描述和研究,同时也利用扫描电镜对一些微观特征:叶背面气孔、角度层和毛的密度进行了研究,从以上两方面特征中,选取了45个性状,利用系统聚类对18个样本(类型)归类,从而把毛白杨划分为非皱折毛白杨类和皱折毛白杨类,并统一使用了自然变型这一分类等级,这将消除毛白杨种下分类等级的混乱,为毛白杨的良种选育提供依据。     

转双价基因毛白杨组培生根过程中内源激素含量对比研究

为探讨转rolB-pttGA20ox双价基因毛白杨生根生理变化,对转rolB-pttGA20ox双价基因毛白杨株系RG-4和对照株系PT-16组培苗生根过程中内源激素含量进行了测定分析。结果表明:RG-4株系在无激素培养基上8 d即可见根突出现,比对照提前3 d,生根率、平均根长及根数均高于对照;其内源IAA含量在不定根形成时增加,根形成后降低,且RG-4在起始和处于峰值时期的内源IAA含量显著高于对照;RG-4的GA3含量在生根前降低,生根后升高,与对照的变化趋势相反;ABA含量在生根过程中波动变化,但起始ABA含量RG-4低于PT-16;RG-4的IAA/ABA在根突形成前保持较高的水平,根突形成后降低。     

毛白杨4CL-like基因的克隆与原核表达分析

为得到毛白杨4CL-like基因并对其原核表达特性进行分析,利用毛白杨叶片的总RNA反转录得到的总cDNA为模板,利用PCR技术克隆得到毛白杨4CL-like基因(登录号:XP_002315339.1).利用MEGA软件对4CL-like基因及其他9个来自不同物种的4CL基因进行进化树分析.最后通过构建pET30-4CL-like原核表达载体对该基因进行原核表达分析.结果显示,克隆得到的4CL-like基因CDS区全长为1 758 bp,编码585个氨基酸.系统进化分析表明,该基因与葡萄中的4CL-like5有很高的同源性.另外,SDS-PAGE分析表明,4CL-like基因在大肠杆菌BL21中成功表达,所表达融合蛋白的分子量约为60 ku.     

毛白杨花粉败育过程中胼胝质的异常分布变化

采用苯胺蓝染色的方法,对育性良好的无性系1319及花粉败育雄株BM-1的花药发育过程中胼胝质的分布及变化进行了观察.结果表明,育性良好的花药中,胼胝质首先在小孢子母细胞角隅处沉积;随后,较厚的胼胝质壁分布于四分体细胞间以及细胞周围,随着胼胝质的解体,小孢子释放到药室中,游离小孢子外围无明显胼胝质分布;小孢子发育形成成熟花粉,花药绒毡层解体,内壁加厚开裂,胼胝质分布于残留的绒毡层以及内壁.与育性良好的花药相比,败育花药的胼胝质合成量减少并呈现明显分布异常.小孢子母细胞时期无明显胼胝质合成;胼胝质主要沉积于四分体细胞间且细胞外围胼胝质分布量减少;小孢子发育至成熟花粉,药室绒毡层沉积较多胼胝质而内壁无明显胼胝质分布.透射电镜结果显示,毛白杨无性系1319花粉外壁发育正常,而毛白杨不育雄株BM-1仅产生少量饱满花粉,且其花粉外壁发育不完全.从而说明胼胝质的异常合成与分布是毛白杨花粉败育的原因之一.     

毛白杨研究现状

毛白杨主要分布在温带,是雌雄异株的阔叶落叶乔木。因其生长速度快、材质好,可用于防护林、经济林,同时是很好的纸浆原料。毛白杨有性生殖能力较低,嫁接、根繁、扦插等不能满足经济发展的需要,组织培养具有周期短,不受气候限制等特点是毛白杨规模化生产的有效途径。毛白杨育种工作一直是研究热点,基因工程在育种工作中的应用,加快了毛白杨品种改良和选育。同时,毛白杨性状相关基因的研究推动了林木耐逆工程的发展。     

毛白杨叶片离体再生培养的基因型效应

以5个毛白杨基因型(TC121、TC152、TC332、TC510和TC970)叶片为外植体,研究毛白杨不同基因型叶片再生能力的差异,通过单因子和正交试验设计,建立并优化毛白杨叶片再生体系.结果表明,毛白杨叶片离体再生能力受基因型的影响,基因型间的叶片再生率差异显著.其中基因型TC152再生率最高,在MS + 6-BA 1.0 mg/L + NAA 0.05 mg/L + 蔗糖 30 g/L + 琼脂 6 g/L 培养基上可达到97.0%;基因型TC970在MS + 6-BA 0.5 mg/L + NAA 0.05 mg/L + 蔗糖 30 g/L + 琼脂 6 g/L 培养基上再生率可达到94.7%;经培养基优化后,基因型TC332再生率提高至72.3%,而基因型TC510和TC121再生率仍低于50.0%.      

干旱对毛白杨不同品种幼苗生长和抗氧化系统的影响

为了研究干旱对毛白杨不同品种幼苗的生理生化影响及品种间的差异,以毛白杨的2个品种鲁毛50和易县雌株幼苗为试验材料,研究干旱胁迫对其生长和抗氧化系统的影响以及品种间差异。结果表明：与水分条件良好相比,干旱胁迫显著抑制了2个毛白杨品种株高和基茎的生长速率。2个品种相比,干旱胁迫对鲁毛50的抑制幅度小于易县雌株。干旱胁迫对2个毛白杨品种的抗氧化系统的影响明显不同：干旱胁迫显著累积了易县雌株的丙二醛和过氧化氢含量,同时显著提高了超氧化物歧化酶活性及抗坏血酸过氧化物酶活性水平。但对鲁毛50而言,干旱胁迫对丙二醛、过氧化氢以及2种抗氧化酶几乎没有影响。因此,干旱对2个品种影响不同,鲁毛50比易县雌株表现出更强的抗旱性。     

毛白杨TIR-NBS-LRR基因转化烟草的研究

该文采用农杆菌介导法将从毛白杨中克隆得到的TIR-NBS-LRR抗病基因（PtDRG01）导入烟草中,经抗生素筛选和PCR分子检测,获得了一批阳性转化植株。进而对这些阳性转化植株进行烟草花叶病毒接种实验,从表型观察结果发现,在接种病毒1周和6周后,转基因烟草株系TG-11的发病程度明显低于非转基因烟草。荧光定量分析结果显示,转基因烟草株系TG-11叶片中的烟草花叶病毒(TMV)数量显著低于非转基因植株,且该转基因株系中的PtDRG01基因转录水平显著高于非转基因植株。这些结果表明,毛白杨PtDRG01基因具有明显的抗病功能,其高效表达能够显著提高烟草的抗TMV能力。该文通过对烟草的遗传转化与病毒接种实验,鉴定了PtDRG01基因的功能,可为其他TIR-NBS-LRR基因的功能鉴定提供参考。      

毛白杨巯基蛋白酶抑制剂基因cDNA的克隆及序列分析

为了发掘我国乡土树种毛白杨巯基蛋白酶抑制剂(CPI)基因资源,该研究在对已知植物巯基蛋白酶抑制剂氨基酸序列保守性和杨树表达序列标签(EST)序列分析的基础上,设计了1对简并引物和1对杨树特异性CPI引物,应用RT-PCR技术在毛白杨形成层中扩增出了一个696 bp的cDNA片段,将此片段连接到pGEM-T Easy载体上并测序.结果表明,该片段含有一个417 bp的开放阅读框,编码138个氨基酸残基.进一步对氨基酸序列分析表明,该氨基酸具有典型植物巯基蛋白酶抑制剂的保守区段,即靠近氨基端具有甘氨酸（G）残基和［LVI］-［AGT］-［RKE］-［FY］-［AS］-［VI］-［EDQV］-［HYFQ］序列,羧基端具有与酶活性有关的QXVXG结构和PW残基,说明毛白杨形成层中存在CPI基因并能够有效表达.氨基酸序列同源性分析表明,该基因与其他林木CPI的同源性在47%～68%之间.      

增温对毛白杨幼苗叶绿素及叶绿素荧光参数的影响

以毛白杨鲁毛50为研究材料,采用人工气候室内模拟温度增加(+2℃和+4℃)的环境条件(对照为常温条件),研究了温度升高对毛白杨幼苗叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:同常温下生长的毛白杨相比,增温2℃和增温4℃处理都显著降低了毛白杨幼苗的叶绿素a(Chla)和总叶绿素(Chla+b)含量,降幅分别为12.97%和13.66%,11.91%和12.61%。但2种增温处理对叶绿素b(Chlb)和Chla/b的影响不显著,降幅分别为6.84%和7.53%,6.96%和6.60%。增温2℃和增温4℃处理对PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)几乎没有影响,但对电子传递效率(Yield)和光化学淬灭系数(qP)的影响效果不同:增温2℃几乎没有引起Yield值和qP值的变化,但增温4℃却显著降低了Yield值和qP值,降幅分别为7.11%和12.74%。同时,增温2℃和增温4℃都显著降低了毛白杨幼苗的非光化学淬灭系数(qN),降幅分别为6.47%和7.09%。从2种增温处理对毛白杨幼苗叶绿素和叶绿素荧光参数的影响来看,增温对毛白杨幼苗Chla及总叶绿素含量具有抑制效应,同时对毛白杨幼苗光合电子传递过程及效率也具有一定的抑制效应。