转基因杨树研究进展

转基因工作中存在的问题及解决方 法
• 转基因植株环境释放后的安全性问题 (1) 打破生态平衡 (2)产生新的过敏原 (3) 基因污染
• 转基因杨树的应用前景
谢谢大家
其他逆境基因
• 抗氧化剂基因
谷胱甘肽还原酶基因
• 抗冻基因
查尔酮合成酶基因 Fe -SOD基因
• 抗旱基因
果聚糖蔗糖转移酶基因(SacB)
转降低木质素基因杨树
• 木质素改良基因工程中应用较多的有 4CL、 COMT、CCoAOMT、CAD等基因 • 三倍体毛白杨，毛白杨 中获得转基因植株， 降低了木质素含量。
• 耐盐基因工程中转化的基因主要有：甜菜 碱醛脱氢基因(BADH) 、 1-磷酸甘露醇脱氢 酶基因( mtl-D) 、 6一磷酸梨醇脱氢酶基因 ( gutD) 、 6-磷酸海藻糖合成酶基因(ostA、 ostB) 以及一系列的胆碱脱氢酶基因等 • 2004年，获得耐盐转世界上第一个可用于 大田生产的转基因抗盐碱杨树——中天杨 (八里庄杨)培育成功 ，得到了推广。
转Bt基因杨树
• 1986美国依阿华大学首次成功地将Bt基因 导入到杨树杂种中，并获得了抗虫转基因 植株 • 我国1991年，伍宁丰等首次报道了用Bt基 因转化欧洲黑杨，得到了转基因植株
转Bt基因杨树
• 中国的转Bt基因抗虫欧洲黑杨于1998年得 到农业部生物工程安全委员会批准在新疆 玛纳斯进行环境释放，1999年获得在北京、 吉林，山东、江苏、河南、陕西等6省市进 行环境释放，2002年获得国家林业局基因 安全委员会审定批准虫基因的白杨杂种741杨，经过5 年的研究，于2001年获得林业生物基因工 程安全委员会审定批准环境释放，2002年 底获得了商业化许可，目前已建立了静海 良王庄，北辰区大张庄等10个栽培示范点， 繁育苗木170余万株，辐射推广3万多亩。
转蛋白酶抑制剂基因杨树
• 蛋白酶抑制剂(PI)是一类抗虫小分子蛋白， 从植物中分离出的广谱杀虫多肽， 可以使 害虫消化不良， 延长其发育时间，减少每 年的繁殖代数，降低害虫的种群数量。蛋 白酶抑制剂一般不会引起害虫的彻底死亡， 这就避免产生较高的选择压力，害虫的抗 性不至很快提高。
2 抗除草剂基因研究
• 人木本植物的外源基因主要有：来自沙门 氏菌的amA基因和来自吸水链霉菌的bar基 因。 • 1988年，对除草剂产生抗性的3-磷酸-5-烯 醇丙酮酸莽草酸合成酶基因amA就被转入 杂交的白杨Nc-5339 • 后来， nptⅡ、als突变基因(抗磺酰脲类除 草剂)和谷氨酰丙氨酶(GST) 基因相继转入 杨树，提高了抗除草剂性能。
• 方法
遗传转化 • （1）间接转化法——农杆菌介导转化法 • （2）直接转化法 • A、 基因枪转化法 • B、 电击法 • C、花粉管通道法 • D、 PEG介导基因转化法
• 自1983年首次获得转基因烟草、马铃薯 • 目前已经获得转基因植株的植物已达数百 种 • 在木本植物上起步较晚，至今有包括杨树、 柑橘、樱桃、核桃等近百种树木获得转基 因植株 • 转基因植物研究取得了令人鼓舞的进展
转双价抗虫基因杨
• cornu等发现表达PIs和Bt-cry3A的双价基因 杨树能阻止幼虫生长，抑制害虫发育，提 高幼虫的死亡率。 • 郑均宝等(2000)将部分改造的Bt基因和慈姑 蛋白酶抑制剂(AP1)基因A导入杂种741毛白 杨，获得了3株高抗杨树和一批对昆虫中等 死亡率的植株，这是国内外首次报道用双 抗虫基因获得的抗虫74毛白杨植株。
Bt基因（苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis)
B t -t o x i n基因是世界范围内广 泛使用的抗虫基因。是 苏云金杆 菌在芽孢形成过程中构成伴孢 晶 体的最主要 的 蛋白。 Bt蛋白的毒理研究 Bt蛋白本身是无毒的，是一种原 毒素。这种原毒素可以被某些昆 虫体内的酶活化，随后能够结合 在肠道的受体上，造成肠道穿孔。 Bt毒素对鳞翅目害虫如天幕毛虫 、 舞毒蛾和杨尺蠖等抗虫效果显著
杨树转基因的优势
• 分布广泛，是世界上中纬度地区广泛栽培的重要 树种，并且有较高经济价值，可用于造林、造纸、 家具等； • 很容易进行离体实验和培养，微繁和再生体系已 经十分成熟； • 很容易进行基因转化，转化方法有农杆菌介导法、 PEG法和基因枪法。转化效率高，同时营养繁殖 容易，可产生大量克隆； • 研究基础较好且基因组较小。
• 我国是世界上最早开展商业化转基因种植 的国家 • 转基因杨树已经获得环境释放 • 杨树主要改良的目标性状是抗虫、抗病、 降低木质素含量、抗除草剂、抗盐碱
抗虫转基因杨树
• 林木上应用的抗虫基因有Bt基因（苏云金芽 孢杆菌Bacillus thuringiensis)、蛋白酶抑制 剂基因(PI)、 外源凝集素基因(Lectin)、 昆 虫毒素基因多酚氧化酶、脂氧化酶、胆固 醇氧化酶等。其中BT基因在植物中的功能 和遗传转化是研究最早最广泛。
转蛋白酶抑制剂基因杨树
• 目前已获得苹果、杨树桦树等树种的转基 因植株。用于杨树抗虫基因工程的有马铃 薯蛋白酶抑制剂基因(pin-Ⅱ)、水稻巯基蛋 白酶抑制剂基因(OD-I)、慈姑蛋白酶抑制剂 基因(AP I) 和豇豆胰蛋白酶抑制剂基因 (cpⅡ)等。
1．3 转蝎神经毒素基因杨树
• 资料表明，昆虫特异性蝎神经毒素AaIT具有较高 的选择性，对哺乳动物和其他动物无害，安全性 好，对许多鳞翅目害虫具有较高的毒性，是十分 理想的抗虫基因源。 • 伍宁丰等（2000）将AaIT基因转化杨树杂种NL 80106(Poplus deltoides×P．simonii)，获得了转 基因植株，分析均证实AaIT蛋白的表达，转基因 植株A5对1龄舞毒蛾幼虫的虫试效果最好，7d的 死亡率达80％-90%。
抗病基因研究
• 用于杨树抗病转基因研究的有几丁质酶、 防御和抗菌肽等基因 • 转基因植株对转基因株组织提取液对枯草 杆菌、农杆菌和立枯病原菌等的生长有抑 制作用。
抗胁迫基因研究
• 近几年来，利用基因工程的方法在研究植 物抗氧化剂，低温，土壤的盐渍化和沙漠 化抗胁迫能力方面取得了重大进展
耐盐碱基因
森林培育学进展课程
转基因杨树研究进展
刘厚宇
• 杨树（ Populus spp）
分布广泛，适应性强，不仅是重要的经济树种， 还在水土保持和维护生态环境方面发挥重要作用
转基因技术
概念：将人工分离和修饰过的基因导入到 生物体基因组中，由于导入基因的表达， 引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一 技术称之为转基因技术（Transgene technology）。人们常说的"遗传工程"、 "基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同 义词。