转基因杨树研究进展PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/3/9,#,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,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。,转基因技术,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,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。,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,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,2019,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，,2019,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，,2019,年获得国家林业局基因安全委员会审定批准商业化。,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。,转双价抗虫基因杨,转双价抗虫基因的白杨杂种,741,杨，经过,5,年的研究，于,2019,年获得林业生物基因工程安全委员会审定批准环境释放，,2019,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。,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-),、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,(cp),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 deltoidesP,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%,。,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，,npt,、,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。,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,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,2019,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。,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。,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,