我国转基因杨树的研究及应用现状

综述了我国转基因杨树研究的主要进展,以及在我国人工林建设中的应用现状和潜力。指出我国抗虫转基因杨树的培育已经取得重大突破并处于世界领先地位,将为人工林建设不断提供抗虫新品种;耐盐碱、纸浆材的转基因研究取得了较大进展,经过进一步田间试验,将进入商品化应用;杨树基因组全序列的完成,将促进木材形成过程的认识,为杨树木材品质的基因工程改良及商品林的定向培育奠定基础。     

利用基因芯片筛选影响茎分化的相关基因

顶端分生组织的分化影响茎及根的生长,从而形成具有不同形态的植株,拟南芥因其在适当条件下与木本植物分生组织分化以及次生生长的共性而被运用到研究当中。花异常株系(AFDL)由于AP1表达的显著降低导致分枝增多。用拟南芥基因芯片对AFDL的幼苗进行基因表达分析,结果显示在临近抽薹期,AFDL与野生型相比有111个变化倍数大于2且P<0.01的基因;其中大部分参与对外界环境及内源刺激的感知和应答,表明AP1下降可能是由于植株对内外环境刺激的过度反应所导致。从基因芯片中挑选出表达量变化显著的2个基因,分别构建相应的植物表达载体并转化拟南芥,其中AT1G56300基因的超表达植株及AT1G65490基因的抑制表达植株都出现了多茎融合、真叶萌发延迟且生长缓慢的表型,并且转基因植株的基因表达变化趋势与性状强弱程度相对应。上述结果初步表明这2个基因能影响茎的分化并作用于最终的形态建成。     

应用nanoLC-MS/MS分析毛白杨次生维管系统的蛋白质表达谱

基于1DE的nanoLC-MS/MS方法分析毛白杨次生维管系统的蛋白质组,成功鉴定:14个蛋白质参与细胞分裂,7个转录因子,22个与细胞骨架相关蛋白质,31个与细胞信号转导相关蛋白质,14个与细胞壁相关蛋白质.显示这些蛋白质相应基因参与形成层活动的调控,为进一步了解木材形成的分子机制奠定基础.     

抗天牛基因cryⅢA的改造及人工合成

采用中国林科院林业研究所生物技术室开发的核酸序列分析软件tRNA SYSTEM分析了4000个杨树形成层基因氨基酸的三联体遗传密码，得出了一套适合于在杨树形成层高效表达的密码子，并通过该密码子，对从苏云金芽孢杆菌菌株Bt．886中克隆的、具有抗天牛作用的cryⅢA基因进行了改造。在两端加上合适的酶切位点后，人工合成了最长为90bp的小片段，再经PCR延伸及T4连接酶拼接成全长为1812bp的基因。利用两端设计的酶切位点，将全长基因克隆到克隆载体PUC119上，为进一步用于在杨树形成层特异表达的研究打下了基础。     

毛白杨PtoWOX4a基因过表达对次生生长的影响

【目的】WUSCHEL-related homeobox(WOX)转录因子是植物特有的一类转录因子,参与干细胞维持、侧生器官发育和不定根再生等过程,对植物生长发育有至关重要的作用。本文通过对毛白杨Pto WOX4a基因表达模式的分析和过表达植株表型的观察,研究Pto WOX4a在杨树生长发育中的作用,为全面了解不同物种中WOX基因的作用机制奠定基础。【方法】利用qRT-PCR技术分析Pto WOX4a基因在茎顶端分生组织、幼叶、成熟叶、嫩茎、老茎、木质部、韧皮部和根中的相对表达量;利用GUS染色技术对p Pto WOX4a∷GUS转基因植株进行染色,通过GUS信号观察,进一步分析Pto WOX4a在不同组织中的表达模式。对过表达Pto WOX4a植株和对照植株的不定根、茎和叶片进行形态观察和生长指标测定,并通过组织切片对其解剖结构进行观察比较,分析过表达Pto WOX4a对杨树不定根、茎和叶片维管发育的影响。【结果】qRT-PCR结果显示,Pto WOX4a在茎中表达量最高,且主要集中在木质部和韧皮部,在根中表达水平次之,而在叶片等其他组织中的表达量较低;p Pto WOX4a∷GUS转基因植株的GUS染色结果与qRT-PCR结果一致,并发现Pto WOX4a主要在根、叶及茎的维管组织中表达。对过表达Pto WOX4a转基因植株表型观察发现,过表达Pto WOX4a抑制了不定根的伸长,3周苗龄的转基因植株不定根长度约为3~4 cm,仅为对照植株的1/3~1/2,不定根直径变粗,根部木质部区域增加。3月苗龄的过表达Pto WOX4a植株变矮,与对照植株相比,株高减少了14%~20%,节间数减少了16%~22%;对第10节间茎段的解剖结构分析发现,过表达Pto WOX4a植株茎部髓心部分变窄,比对照植株减少了10%~20%,木质部区域变宽,比对照植株增加了24%~35%,而形成层区域宽度无明显变化。此外,过表达Pto WOX4a导致植株叶片生长异常,叶片两侧边缘向上卷曲。【结论】毛白杨Pto WOX4a基因主要在杨树的维管组织中表达,过表达Pto WOX4a可影响杨树不定根、茎和叶片维管的发育。     

延缓害虫对Bt毒蛋白耐受性的育种策略

在分析害虫对转Bt毒蛋白基因植株产生耐受性的特点、发生机制的基础上，重点探讨了为延缓害虫对Bt毒蛋白耐受性的育种策略：（1）培育双价或多价Bt毒蛋白抗虫品种；（2）寻找能使Bt毒蛋白基因在植物中高效表达的启动子；（3）使用组织特异型或诱导型启动子以减轻对害虫持续的选择压；（4）将Bt毒蛋白基因转入叶绿体基因组以解决原核与真核细胞对遗传密码子偏爱的不同；（5）通过突变等技术改变Bt毒蛋白一级结构，从分子水平延缓害虫产生耐受性。     

利用拟南芥基因芯片和突变体对木材形成相关基因的初步分析

木材形成是木本植物特有的生物学过程,拟南芥在适当的诱导条件下也能形成类似“木材”的维管组织,因而可以借助拟南芥丰富的基因资源研究木材形成的分子机制.利用前期建立的毛白杨次生维管系统再生实验体系,通过拟南芥表达谱芯片分析再生过程中的基因表达变化,获得149个差异表达基因.选择其中转录因子等调控基因及功能未知基因共89个基因的总计151个拟南芥突变体,经次生诱导培养发现,20个突变体的发芽率或成活率降低,10个突变体表型变化明显,出现维管系统次生生长发育受到抑制、生长速度减慢等,推测这些基因参与调控拟南芥的次生生长.将木本植物与草本植物的研究体系相结合,利用拟南芥次生生长诱导体系研究木材发育相关基因功能,为木材发育的基因功能研究提供一条可行、有效,快速解析基因功能的新途径.     

基于CE-AFLP的5个美洲黑杨新品种指纹图谱分析

以5个美洲黑杨新品种(丹红杨、南杨、中林2025杨、中红杨和全红杨)为实验材料,利用CE-AFLP(毛细管电泳-AFLP)技术,采用EcoR I+3/Mse I+3和Pst I+2/Mse I+3引物组合构建指纹图谱,并进行遗传多样性分析.结果表明:从36对引物组合中筛选出12对扩增条带数目多、稳定且清晰的引物进行扩增,共获得条带数877条,多态性条带数315条,平均多态率为35.92％.采用UPGMA法进行聚类分析,相似系数为0.74～1.00;丹红杨与南杨之间的差异较大;在相似系数0.98时,中林2025杨与中红杨和全红杨分为两类,11条稳定特异的条带可以作为鉴别它们的依据;全红杨和中红杨之间未监测到稳定清晰的特异条带,初步认为2个品种在基因组水平上没有明显差异.     

基于AHP编程和KBE的野生树种园林综合价值评价

在河北省林木种质资源普查中发现野生树种472种,通过发掘整理,98个野生树种具有园林价值,本文以其为研究对象,利用设计出的层次分析法(AHP)程序模块,通过该模块作为源码的Web页面录入数值确定园林综合价值的各级指标权重值;与KBE技术进行密切的结合,选择使用河北林木种质资源普查获得的具体数据,参考并且结合野生树种在园林综合价值方面的具体综合权重值,做出聚类分析,总结出分为7级的园林综合价值的河北省野生树种。     

毒杀天牛基因mBt886cry3a转化小黄菊研究

毒蛋白编码基因 Bt886cry3Aa 对小黄菊进行了遗传转化,转化植株经过PCR和总DNA狭缝杂交验证,得到转基因小黄菊4个样品株.对菊天牛2龄幼虫的生物测定表明:4个样品株毒杀活性明显高于对照,校正死亡率分别为:45.89%、39.12%、35.42%和22.41%.mBt886cry3a转基因植株表现出较强的天牛毒杀活性,为天牛等钻蛀性害虫的防治提供了研究基础.