轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)研究進(jìn)展-課件

楊樹(shù)（Populusspp）分布廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，不僅是重要的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，還在水土保持和維護(hù)生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮重要作用第一頁(yè)第二頁(yè)，共29頁(yè)。概念：將人工分離和修飾過(guò)的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱(chēng)之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)（Transgenetechnology）。人們常說(shuō)的"遺傳工程"、"基因工程"、"遺傳轉(zhuǎn)化"均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。轉(zhuǎn)基因技術(shù)第二頁(yè)第三頁(yè)，共29頁(yè)。方法第三頁(yè)第四頁(yè)，共29頁(yè)。遺傳轉(zhuǎn)化（1）間接轉(zhuǎn)化法——農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法

（2）直接轉(zhuǎn)化法

A、基因槍轉(zhuǎn)化法

B、電擊法

C、花粉管通道法

D、PEG介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化法第四頁(yè)第五頁(yè)，共29頁(yè)。自1983年首次獲得轉(zhuǎn)基因煙草、馬鈴薯目前已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)基因植株的植物已達(dá)數(shù)百種在木本植物上起步較晚，至今有包括楊樹(shù)、柑橘、櫻桃、核桃等近百種樹(shù)木獲得轉(zhuǎn)基因植株轉(zhuǎn)基因植物研究取得了令人鼓舞的進(jìn)展第五頁(yè)第六頁(yè)，共29頁(yè)。楊樹(shù)轉(zhuǎn)基因的優(yōu)勢(shì)分布廣泛，是世界上中緯度地區(qū)廣泛栽培的重要樹(shù)種，并且有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可用于造林、造紙、家具等；很容易進(jìn)行離體實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)，微繁和再生體系已經(jīng)十分成熟；很容易進(jìn)行基因轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化方法有農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、PEG法和基因槍法。轉(zhuǎn)化效率高，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)繁殖容易，可產(chǎn)生大量克隆；研究基礎(chǔ)較好且基因組較小。第六頁(yè)第七頁(yè)，共29頁(yè)。我國(guó)是世界上最早開(kāi)展商業(yè)化轉(zhuǎn)基因種植的國(guó)家轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)已經(jīng)獲得環(huán)境釋放楊樹(shù)主要改良的目標(biāo)性狀是抗蟲(chóng)、抗病、降低木質(zhì)素含量、抗除草劑、抗鹽堿第七頁(yè)第八頁(yè)，共29頁(yè)?？瓜x(chóng)轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)林木上應(yīng)用的抗蟲(chóng)基因有Bt基因（蘇云金芽孢桿菌Bacillusthuringiensis)、蛋白酶抑制劑基因(PI)、外源凝集素基因(Lectin)、昆蟲(chóng)毒素基因多酚氧化酶、脂氧化酶、膽固醇氧化酶等。其中BT基因在植物中的功能和遺傳轉(zhuǎn)化是研究最早最廣泛。第八頁(yè)第九頁(yè)，共29頁(yè)。Bt基因（蘇云金芽孢桿菌Bacillusthuringiensis)Bt-toxin基因是世界范圍內(nèi)廣泛使用的抗蟲(chóng)基因。是蘇云金桿菌在芽孢形成過(guò)程中構(gòu)成伴孢晶體的最主要的蛋白。Bt蛋白的毒理研究Bt蛋白本身是無(wú)毒的，是一種原毒素。這種原毒素可以被某些昆蟲(chóng)體內(nèi)的酶活化，隨后能夠結(jié)合在腸道的受體上，造成腸道穿孔。Bt毒素對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)如天幕毛蟲(chóng)、舞毒蛾和楊尺蠖等抗蟲(chóng)效果顯著第九頁(yè)第十頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)Bt基因楊樹(shù)

1986美國(guó)依阿華大學(xué)首次成功地將Bt基因?qū)氲綏顦?shù)雜種中，并獲得了抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植株我國(guó)1991年，伍寧豐等首次報(bào)道了用Bt基因轉(zhuǎn)化歐洲黑楊，得到了轉(zhuǎn)基因植株第十頁(yè)第十一頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)Bt基因楊樹(shù)中國(guó)的轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)歐洲黑楊于2019年得到農(nóng)業(yè)部生物工程安全委員會(huì)批準(zhǔn)在新疆瑪納斯進(jìn)行環(huán)境釋放，2019年獲得在北京、吉林，山東、江蘇、河南、陜西等6省市進(jìn)行環(huán)境釋放，2019年獲得國(guó)家林業(yè)局基因安全委員會(huì)審定批準(zhǔn)商業(yè)化。第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲(chóng)基因楊cornu等發(fā)現(xiàn)表達(dá)PIs和Bt-cry3A的雙價(jià)基因楊樹(shù)能阻止幼蟲(chóng)生長(zhǎng)，抑制害蟲(chóng)發(fā)育，提高幼蟲(chóng)的死亡率。鄭均寶等(2000)將部分改造的Bt基因和慈姑蛋白酶抑制劑(AP1)基因A導(dǎo)入雜種741毛白楊，獲得了3株高抗楊樹(shù)和一批對(duì)昆蟲(chóng)中等死亡率的植株，這是國(guó)內(nèi)外首次報(bào)道用雙抗蟲(chóng)基因獲得的抗蟲(chóng)74毛白楊植株。

第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲(chóng)基因楊轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲(chóng)基因的白楊雜種741楊，經(jīng)過(guò)5年的研究，于2019年獲得林業(yè)生物基因工程安全委員會(huì)審定批準(zhǔn)環(huán)境釋放，2019年底獲得了商業(yè)化許可，目前已建立了靜海良王莊，北辰區(qū)大張莊等10個(gè)栽培示范點(diǎn)，繁育苗木170余萬(wàn)株，輻射推廣3萬(wàn)多畝。第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)蛋白酶抑制劑基因楊樹(shù)蛋白酶抑制劑(PI)是一類(lèi)抗蟲(chóng)小分子蛋白，從植物中分離出的廣譜殺蟲(chóng)多肽，可以使害蟲(chóng)消化不良，延長(zhǎng)其發(fā)育時(shí)間，減少每年的繁殖代數(shù)，降低害蟲(chóng)的種群數(shù)量。蛋白酶抑制劑一般不會(huì)引起害蟲(chóng)的徹底死亡，這就避免產(chǎn)生較高的選擇壓力，害蟲(chóng)的抗性不至很快提高。第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)蛋白酶抑制劑基因楊樹(shù)目前已獲得蘋(píng)果、楊樹(shù)樺樹(shù)等樹(shù)種的轉(zhuǎn)基因植株。用于楊樹(shù)抗蟲(chóng)基因工程的有馬鈴薯蛋白酶抑制劑基因(pin-Ⅱ)、水稻巰基蛋白酶抑制劑基因(OD-I)、慈姑蛋白酶抑制劑基因(API)和豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(cpⅡ)等。第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共29頁(yè)。1．3轉(zhuǎn)蝎神經(jīng)毒素基因楊樹(shù)資料表明，昆蟲(chóng)特異性蝎神經(jīng)毒素AaIT具有較高的選擇性，對(duì)哺乳動(dòng)物和其他動(dòng)物無(wú)害，安全性好，對(duì)許多鱗翅目害蟲(chóng)具有較高的毒性，是十分理想的抗蟲(chóng)基因源。伍寧豐等（2000）將AaIT基因轉(zhuǎn)化楊樹(shù)雜種NL-80106(Poplusdeltoides×P．simonii)，獲得了轉(zhuǎn)基因植株，分析均證實(shí)AaIT蛋白的表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株A5對(duì)1齡舞毒蛾幼蟲(chóng)的蟲(chóng)試效果最好，7d的死亡率達(dá)80％-90%。第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共29頁(yè)。2抗除草劑基因研究人木本植物的外源基因主要有：來(lái)自沙門(mén)氏菌的amA基因和來(lái)自吸水鏈霉菌的bar基因。1988年，對(duì)除草劑產(chǎn)生抗性的3-磷酸-5-烯醇丙酮酸莽草酸合成酶基因amA就被轉(zhuǎn)入雜交的白楊Nc-5339后來(lái)，nptⅡ、als突變基因(抗磺酰脲類(lèi)除草劑)和谷氨酰丙氨酶(GST)基因相繼轉(zhuǎn)入楊樹(shù)，提高了抗除草劑性能。第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共29頁(yè)?？共』蜓芯?/p>

用于楊樹(shù)抗病轉(zhuǎn)基因研究的有幾丁質(zhì)酶、防御和抗菌肽等基因轉(zhuǎn)基因植株對(duì)轉(zhuǎn)基因株組織提取液對(duì)枯草桿菌、農(nóng)桿菌和立枯病原菌等的生長(zhǎng)有抑制作用。第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共29頁(yè)。抗脅迫基因研究

近幾年來(lái)，利用基因工程的方法在研究植物抗氧化劑，低溫，土壤的鹽漬化和沙漠化抗脅迫能力方面取得了重大進(jìn)展第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共29頁(yè)。耐鹽堿基因耐鹽基因工程中轉(zhuǎn)化的基因主要有：甜菜堿醛脫氫基因(BADH)、1-磷酸甘露醇脫氫酶基因(mtl-D)、6一磷酸梨醇脫氫酶基因(gutD)、6-磷酸海藻糖合成酶基因(ostA、ostB)以及一系列的膽堿脫氫酶基因等2019年，獲得耐鹽轉(zhuǎn)世界上第一個(gè)可用于大田生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因抗鹽堿楊樹(shù)——中天楊(八里莊楊)培育成功，得到了推廣。第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。其他逆境基因抗氧化劑基因谷胱甘肽還原酶基因

抗凍基因

查爾酮合成酶基因Fe-SOD基因抗旱基因

果聚糖蔗糖轉(zhuǎn)移酶基因(SacB)

第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。

轉(zhuǎn)降低木質(zhì)素基因楊樹(shù)

木質(zhì)素改良基因工程中應(yīng)用較多的有4CL、COMT、CCoAOMT、CAD等基因三倍體毛白楊，毛白楊中獲得轉(zhuǎn)基因植株，降低了木質(zhì)素含量。第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。轉(zhuǎn)基因工作中存在的問(wèn)題及解決方法

轉(zhuǎn)基因植株環(huán)境釋放后的安全性問(wèn)題(1)打破生態(tài)平衡(2)產(chǎn)生新的過(guò)敏原(3)基因污染第二