杨树基因工程进展

本文重点对杨树的遗传转化技术进行了概述,讨论了影响农杆菌转化效果的主要因素,并综述了杨树在抗除草剂、抗虫和抗病等方面基因工程进展状况。     

影响农杆菌介导的杨树遗传转化技术的因素

杨属树种是农杆菌的天然寄主之一,但木本植物一般再生能力较差,如何提高杨树的遗传转化频率就成为目前研究者最为关心的问题。本文结合农杆菌介导杨树遗传转化研究的最新进展和我们的实际工作对农杆菌的遗传转化原理、转移方法、以及影响农杆菌转化的因素进行了全新而深入的论述,并针对如何提高木本植物的转化频率,提出了一些改良的措施和方法。     

杨树腐烂病菌(Cytospora chrysosperma)原生质体遗传转化体系的构建

【目的】通过分析不同酶解条件对金黄壳囊孢菌[Cytospora chrysosperma(Pers.)Fr.]原生质体释放的影响,建立高效制备原生质体及其遗传转化体系的方法,为开展杨树腐烂病菌的致病分子机制研究奠定基础。【方法】以杨树腐烂病菌菌株CFCC 89981为受体,在细胞壁降解酶作用下产生用于转化所需的原生质体,通过PEG(Polyethylene glycol)介导将g GFP DNA导入杨树腐烂病菌的原生质体中获得转化子。经PCR扩增、Southern blot和荧光观察验证g GFP DNA插入到杨树腐烂病菌基因组中并表达出GFP(Green fluorescent protein)蛋白。【结果】以p H 5.5的1.2 mol/L KCl为稳渗剂,杨树腐烂病菌菌丝经Driselase和Lysing enzymes共同酶解4 h可获得1.2×108个/m L原生质体,再生率可达63.74%±9.73%,FDA(Fluorescein diacetate)溶液染色结果显示98%左右的原生质体具有较高的活力。利用PEG介导的遗传转化方法,转化效率可达76个/μg DNA。PCR检测和Southern blot均可在转化子基因组中检测到GFP基因片段,且荧光检测转化子的菌丝均呈绿色荧光,表明GFP基因在杨树腐烂病菌中表达。此外,GFP转化子在无潮霉素抗性的PDA培养基中多代转接后仍稳定遗传并表达GFP蛋白。【结论】通过筛选酶解条件,获得高质量、高活性的杨树腐烂病菌原生质体,并利用PEG介导的转化方法建立了高效稳定的原生质体遗传转化体系。该体系的建立为杨树腐烂病菌的后续研究奠定了技术基础。     

杨树抗冻性的研究现状

杨树是世界上广泛栽培的重要造林树种之一,我国是世界上杨树资源丰富的国家,杨树具有速生丰产、实用性强、无性繁殖能力强,且基因组较小等特点,现已成为研究林木生理和基因工程研究的模式植物。本文概述了国内外有关杨树抗冻性的生理生化性质及其指标、天然杂种的选择以及人工杂交选育种等方面研究现状,并展望了杨树基因工程在杨树抗冻性遗传改良中的应用前景,此外,对信后如何开展杨树抗冻改良育种的研究提出了一些设想。     

杨树抗冻性的研究现状

杨树是世界上广泛栽培的重要造林树种之一,我国是世界上杨树资源丰富的国家。杨树具有速生丰产、实用性强、无性繁殖能力强,且基因组较小等特点,现已成为研究林木生理和基因工程研究的模式植物。本文概述了国内外有关杨树抗冻性的生理生化性质及其指标、天然杂种的选择以及人工杂交选育种等方面研究现状,并展望了杨树基因工程在杨树抗冻性遗传改良中的应用前景。此外,对今后如何开展杨树抗冻改良育种的研究提出了一些设想。     

毛白杨叶外植体的遗传转化

参考 Horsch 等(1985)建立的叶圆片转化法,建立了一个适合于杨树的遗传转化系统。本文所用的根癌农杆菌菌株含有一个经过改建的 Ti 质粒,这个质粒载有 T-DNA 的4号基因和 CAT 基因。利用毛白杨(Popular tomentosa)的叶外植体经该菌株感染后,培养3-4个星期后,在没有外源激素的 MS_u 培养基上,从叶外植体的边缘处再生出一些不正常的苗。这种苗呈典型的畸胎芽,把这种苗从外植体上切下并转到生根培养基上,在苗的基部生成大量的愈伤组织,但并不形成根,同时在愈伤组织上产生大量的芽。气相色谱法测定内源细胞分裂素的结果表明,转化苗的异戊烯基腺苷的含量是正常苗的14倍。纸电泳结果表明,转化苗均含有特异的胭脂碱。在加有60-100μg/ml 氯霉素的培养基上,转化苗可以正常生长,而未转化的苗在培养约40天后变白死去。用酚类物质水杨酸预处理农杆菌有助于提高转化频率。     

杨树的组织培养及其基因工程研究

杨树是林木基因工程的模式植物。在其组织培养过程中,试管苗的再生不仅与植株的基因型、年龄及组织的来源、状态等有关,还受许多外界因素如盐浓度及激素的种类与配比的影响。在杨树的转化过程中,DNA直接转移法和农杆菌介导法都有应用,但后者较为常用。组织培养及转化技术的日趋成熟,为杨树基因工程奠定了良好基础。本文对杨树组织培养、DNA转化方法及其基因工程进行了较为系统的概述。     

杨树的组织培养及其基因工程研究

杨树是林木基因工程的模式植物,在其组织培养过程中,试管苗的再生不仅与植株的基因型,年龄及组织的来源,状态等有关,还受许多外界因素如盐浓度及激素的种类与配比的影响,在杨树的转化过程中,DNA直接转移法和农杆菌介导法都有应用,但后者较为常用,组织培养及转化技术的日趋成熟,为杨树基因工程奠定了良好基础,本文对杨树组织培养,DNA转化方法及其基因工程进行了较为系统的概述。     

农杆菌介导的河北杨遗传转化体系的建立

以兼具生态和能源植物功能的木本模式植物——杨树(河北杨)为材料,研究了携带促生长基因(35S-DAS5)的根癌农杆菌载体介导的河北杨遗传转化若干因素对转化效果的影响。结果显示,较适宜的转化系统为预培养2-4 d,农杆菌菌液(OD600值为0.4)侵染20 min,共培养4 d,在含30 mg/L卡那霉素(Km)的培养基上诱导不定芽,生根培养基中Km的适宜浓度为10 mg/L。     

抗虫的转AaIT基因杨树的获得

通过根癌农杆菌叶盘法将构建在双元载体上的昆虫特异性神经蝎毒素AaIT基因转化至中国南方杨树N106(小叶杨×美洲黑杨,P.deltoides×P.simonii)中,共获得了62株再生植株。PCR分析及PCR产物Southernblotting的分析结果表明,AaIT基因整合在再生植株的基因组上。对部分转AaIT基因植株进行了杀虫实验,转基因植株A5对一龄舞毒蛾(Lymantriadispar)幼虫有明显的抗性,饲喂转基因杨树叶片的幼虫死亡率显著高于未转基因对照植株,其取食面积小,存活幼虫体重明显小于对照。ELISA分析证明了AaIT蛋白的表达。