森林培育学进展课程转基因杨树研究进展.ppt

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,*,*,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,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。,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。,13 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 deltoidesPsimonii)，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,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。,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,