转双抗虫基因741杨特征及其繁殖技术

简述了当今植物抗虫基因工程的研究进展 ,介绍了Bt基因和蛋白酶抑制剂基因 ,农杆菌介导的遗传转化以及防治害虫产生抗性的策略等。双抗虫基因是用部分改造BtCry1Ac基因和慈菇蛋白酶抑制剂基因 (API)构建的植物表达载体。被转化体 74 1杨 (Populus×aldatomen tosaCl.74 1)是以银白杨× (山杨 小叶杨 )为母本 ,毛白杨为父本 ,1994年杂交育成 ,为一优良白杨无性系 ,形态酷似毛白杨。在转双抗虫基因的研究中 ,选出高抗虫、中抗虫无性系。高抗虫无性系杀死昆虫幼虫的总死亡率为 83%～ 90 %。从苗期高生长和形态观察 ,转双抗虫基因 74 1杨生长发育正常。比较详细地介绍了 74 1杨营养繁殖技术及基本原理。介绍了硬枝扦插容器育苗、组培微繁技术、容器育苗的移栽和苗圃管理以及采穗圃的建立和经营等     

转双抗虫基因741杨嫩枝扦插苗抗寒性的研究

为研究转双抗虫基因741杨不同时期扦插苗的抗寒性,以5月、6月、7月、8月嫩枝扦插苗为试验材料,进行低温处理,测定生理反应和恢复生长能力。结果表明,7月、8月嫩枝扦插苗可溶性蛋白质含量低,-15℃以下低温相对电导率明显增高,枝条皮部逐渐变黑,芽失去萌发能力;而5月、6月嫩枝扦插苗对寒冷适应性较强,-15℃以下低温仍具一定恢复生长能力。     

转双抗虫基因741杨苗木培育技术

采用沙壤土做扦插基质,插床建造成本低,生根苗不需移栽,繁殖速度快,将生根苗归圃培育壮苗,总结了一套转双抗虫基因741杨苗木培育技术,极具实用性。     

转双抗虫基因741杨基本特性分析

对携带两个外源抗虫基因 (部分改造的BtCry1Ac基因和慈菇蛋白酶抑制剂基因API)的白杨杂种 74 1杨的抗虫性、生长特性、木材品质、结实特性及适应性进行多年连续观测。结果表明 ,3个转双抗虫基因 74 1杨株系对杨扇舟蛾、舞毒蛾、美国白蛾等鳞翅目食叶害虫具有高抗虫性 ,幼虫死亡率均在 80 %以上 ,并且还能抑制存活下来的昆虫幼虫的发育 ,使其发育速率减缓 ,不能正常结茧 ,连续 4年饲虫试验未发现其抗虫性有规律下降的趋势。转基因受体 74 1杨具有生长速度快 ,特别是胸径和材积生长在生长后期具有明显的速生优势 ,单株材积生长量平均超出对照 4 0 %以上 ;74 1杨木材品质优良 ,木材密度、纤维特性及各项力学性质均优于毛白杨。连续 3年观测表明 ,74 1杨为高度败育雌株 ,果穗小、数量少 ,成熟开裂前 70 %～ 90 %脱落 ,基本不飞絮。转基因 74 1杨没有发生明显变异 ,生长未受影响 ,可在毛白杨适生区推广应用。建议采用适宜的栽培模式 ,控制害虫抗性发展。     

转双价抗虫基因741杨根际致瘤农杆菌分离及生长曲线测定

应用稀释平血分离法对转双价抗虫基因741杨的根际土壤微生物进行了分离研究。对其中野杆菌属的致瘤农杆菌进行了筛选和鉴定,采用分批培养法测定其生长曲线。结果表明,该菌的生长曲线近似于“S”形曲线,其对数生长期的世代时间为44.3min。     

转基因741杨原生质体游离与纯化研究

以转双抗虫基因741杨无菌苗叶片为材料,对叶片原生质体游离、纯化方法及影响因素等进行了分析研究.结果表明,上部叶片产量和活力均高于其他叶位,在实验的浓度范围之内,Macerozyme R-10(离析酶)、Cellulase Onozuka R-10(纤维素酶)、Driselase (Sigma)(崩溃酶)对原生质体的产量和活力无显著影响.适宜转双抗虫基因741杨叶片原生质体游离与纯化的条件为无菌苗上部叶片为材料,0.7 mol/L甘露醇的CPW盐溶液预质壁分离1～1.5 h CPW+0.5％ Macerozyme R-10+0.25％ CellulaseOnozuka R-10+0.025％ Driselase (Sigma)+ 0.5 mol/L甘露醇(pH 5.7),酶解温度27℃,酶解时间10 h,用“过滤-离心-漂浮法”纯化原生质体.     

转双抗虫基因741毛白杨的选择及抗虫性

用部分改造BtCrylAc基因与慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因构建的双抗虫基因表达载体 ,通过农杆菌介导法转化了 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode P .simoniiCarr .)×P .tomentosaCarr .]。本文报道了选择转化植株的条件。在含卡那霉素 (Km’)的生根培养基中初步选择到转化植株 ,PCR检测表明 80 %的植株呈现阳性反应。对初步选择的转基因植株用杨扇舟蛾 (ClosteraanachoretaFabricius)和舞毒蛾 (LymantriadisparLinnacus)幼虫进行饲虫试验。其结果按照死亡率划分了高、中、低和对照 4类昆虫死亡率的植株 ,并对这 4类的定期死亡率、生长发育的延迟性后效应等进行了比较研究 ,为选择具有显著抗虫性的植株 (无性系 )提供依据。分子生物学检测结果 ,证明被选择植株 (无性系 )的基因已转入 ,且生长发育正常 ,占参试饲虫试验植株的 38 1 %     

转双抗虫基因741杨嫩枝单芽扦插快繁技术研究

转双抗虫基因741杨高抗杨扇舟蛾、美国白蛾及舞毒蛾，害虫食叶后总死亡率达83％～90％，雌株败育，永不飞絮，是一个新的优良抗虫品种。但该品种不能用硬枝插穗直接在大田扦插，嫁接也不易亲和。为加快种苗繁殖，2003年我们进行了转双抗虫基因741杨沙壤土基质嫩枝单芽扦插快繁技术研究及生产示范，取得了较好的效果。     

抗虫741杨嫩枝扦插容器育苗技术

抗虫741杨是河北农业大学、中国科学院微生物研究所等单位通过农杆菌介导法培育的转双抗虫基因杨树品种①。试验观察①表明抗虫741杨主要优点,一是抗虫性强而且稳定。对美国白蛾、舞毒蛾、杨扇舟蛾、杨小舟蛾、古毒蛾、盗蛾等鳞翅目害虫的杀虫率达     

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。     

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     

转基因741杨高效配套育苗体系建立

针对转基因741杨硬枝扦插难生根的特性，将组织培养及多种扦插繁殖技术有机结合在一起，建立了转基因741杨综合配套育苗体系，提出了适合无性繁殖的“遮阴间歇喷雾扦插”和“移棚不移苗扦插繁殖”育苗方法。转基因741杨组培快繁中，初始启动培养基为MS 6-BA1．0mg／L NAA0．1ms／L，嫩茎增殖培养基为MS 6-BA0．3～1．0mg／L IBA0～0．3mg／L，茎尖生根培养基为1／2MS 0．3IBA 1．5％蔗糖。不同月份嫩枝扦插培养的苗木中，5月份扦插的嫩枝生长较快，但苗木间分化程度较高；8月份扦插的嫩枝生长相对较慢，但苗木的分化程度低，生长整齐。不同月份苗木移栽后，生长节律相同，经过1a生长，不同月份间苗木生长差异不明显，5月份扦插的苗木生长略优于其他月份扦插的苗木。     

转基因741杨林中靶标害虫实验种群生命表研究

通过在转基因741杨林中,对靶标害虫舞毒蛾实验种群生命表的比较研究,证明转基因741杨林中舞毒蛾世代存活率与对照相比显著降低,种群趋势指数降低了82%～92%,表明转基因杨可以减少靶标害虫的自然种群数量.经存活曲线分析得知舞毒蛾种群的个体死亡主要发生在幼龄幼虫期,特别是对1,2龄幼虫的致死能力更为明显.经过对转基因741杨林中舞毒蛾各死亡因子的致死力比较分析可知:由毒蛋白直接引起的食物和环境共同作用、病菌致死以及间接引起的化蛹死亡率升高的最为明显,转基因741杨林中舞毒蛾各龄期幼虫寄生性天敌的寄生率较之未转基因林下降.     

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.     

741杨生长与木材品质特性

对741杨的生长节律、细胞壁化学组成、解剖结构、物理力学性质进行观察和测定.结果表明:741杨生长持续期长,生长速度快,株高、茎粗和单株材积生长量在生长旺季具有速生的特点;在扫描电子显微镜下观察,741杨纤维细胞壁较薄,断面形状多为圆形或多边形,导管多为孔纹型导管,木射线为单列;741杨茎细胞壁中S-木质素含量明显高于G-木质素,随着树龄的增加,S-木质素的含量逐年增加.741杨基本密度小于毛白杨成熟材,体积干缩率在杨属中处于较低水平,抗弯强度与同类型杨树木材相比处于较高水平,冲击韧性按我国主要用材树种冲击韧性大小的分类属中等.741杨可广泛应用于绿化、建筑、家具、胶合板、造纸等行业.     

杨树转基因研究进展及展望

杨树是重要的栽培树种,也是研究林木基因工程的重要模式植物。杨树转基因研究可以打破种属限制,具有高效性和专一性的特点,是对杨树进行遗传改良的重要手段。为了更好的进行该方面的工作,本文介绍了杨树转基因涉及到的抗虫、抗除草剂、木材材性改良、抗逆、抗病、激素调控、开花调控和植物修复等应用领域的研究进展及现状,分析了影响杨树农杆菌转化效率的主要因素,并探讨了杨树转基因研究存在的问题及发展方向,希望能为后期从事林木基因工程研究的科研工作者提供依据。     

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。