LBD1-30基因调控杨树茎干次生生长的功能分析
根际微生态调节对杨树根系活力及土壤有效P转化的效应
大相 关性 ； 毛 白杨 和 北 京 杨根 际 土壤 酸性 磷 酸酶 活性 增 强 ， 别 增 加 ２ ． １ ～ ３ ． ５ 和 １ ． ９ ～ 使 分 ０ ９ ６ ３ ３３ ％
５ ． ８ ， 根 际 区域 的 土壤 有 效 Ｐ具 有 明显 的 富集 效 应 ， 集 率 分 别 为 ７ ４ ～２ ． ７ 和 １ ． ５ ～ ４ ９ 对 富 ．９ ５ ６ ７８ ％
ｓｓａ ｃ ｎ ｕ ｅ ｔ ｎｆ ｒ ｄ ｓｇ ｏ ｈ ｕ ｔｎ ｓｇ ｏ ｔ ｂ ｏ ｓ ， ｏ ｔｖｇ ｒ ｓ ｉ ａ ｉ ｈ ｓ ｈ ｔ ｓ ｃ ｉｔ ｎ ｅ ｉｄ ｃ ｒｗｉｈ ｕ ｉｏ ｍ ｅ ｉ ｎ， ｎ ｔ ｅｃ ｔｉ ｇ ｒ ｗ ｈ， ｉ ｍａ ｓ ｒ ｏ ｉｏ ． ｏ ｌ ｃｄ ｐ ｏ ｐ ａ ａ ｅａ —
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杨树摄取氮素的根系-微生物互作机制及靶向调控技术
杨树作为一种重要的绿化和经济林树种，其对氮素的需求量较大。
氮素是植物生长所需的重要营养元素，土壤中氮素浓度直接影响着植物生长和生理特性。
在人工林培育过程中，合理施肥不仅会影响苗木生长，也会影响苗木材性。
因此，研究杨树摄取氮素的根系-微生物互作机制及靶向调控技术具有重要意义。
1. 杨树摄取氮素的根系-微生物互作机制：
杨树根系能够促进土壤微生物的活动和数量的增加，还能改良土壤的肥力。
杨树根系与土壤微生物之间存在密切的互作关系，这种互作关系对杨树摄取氮素具有重要的影响。
研究发现，杨树根系能够通过分泌有机物质、改变土壤pH等方式影响土壤微生物的生存环境和数量，进而影响杨树对氮素的吸收和利用。
2. 靶向调控技术：
为提高杨树对氮素的利用效率，可以采用靶向调控技术，主要包括以下几个方面：
（1）合理施肥：根据杨树的生长需求和土壤条件，制定合适的氮素施肥方案，避免过量施肥导致氮素损失和环境污染。
（2）土壤改良：通过改善土壤结构、增加土壤有机质含量等方法，提高土壤微生物数量和活性，促进杨树对氮素的吸收和利用。
（3）基因工程：通过基因工程技术，研究杨树氮素转运蛋白基因，提高杨树对氮素的吸收和利用能力。
（4）生物菌剂：利用生物菌剂（如固氮菌、硝酸盐还原菌等）可以促进土壤中氮素的转化和利用，提高杨树对氮素的吸收能力。
杨树林带萌蘖更新技术规程征
杨树林带萌Il更新技术规程1范围本标准规定了杨树林带萌弟更新的术语和定义、萌集更新条件、更新前准备、更新模式及关键技术点、更新后抚育管理以及技术档案。
本标准适用于全省杨树林带萌美更新造林。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB13735聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜GBrr18337.3-2001生态公益林建设技术规程DB32/T2382杨树人工林修枝技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3. 1林带更新建立新的林带以代替已衰老林带的措施。
林带树木达自然成熟龄后，将逐渐衰老，稀疏，防护效能也将逐渐降低。
为保持林带防护效益的永续性，建立新一代林带代替衰老的林带。
3.2萌芽更新森林被采伐以后，利用林木伐桩的萌芽力使森林得以恢复的更新方式。
从萌芽条在伐根上发生的部位看，可分为发自伐根断面、伐根中部和根颈三处。
发自伐根断面，由不定芽产生的萌芽条，生长孱弱,常很快死去。
从根颈处发生形成的萌芽条，生活力强，比较稳固，且能很快地在地面接触处形成不定根,进而形成独立的根系。
从伐根中部发生形成的萌芽条，它的生活力介于上述二者之间。
3.3根票更新依靠由根上不定芽长出新的植株形成新林分的更新方式。
4萌篥更新条件3.4 对更新林带的要求（1）待更新林带现有林木保存率应完好，林相相对整齐；（2）原林带密度应适宜，林木生长健壮的成熟林或近熟林；（3）原林带立地条件要相对较好;（4）原林带杨树品种为良种。
3.5 更新季节选择拟要萌麋更新的杨树林带在采伐季节要求应在林木停止生长的冬季到春季树液流动之前（休眠期）进行。
3.6 采伐方式待更新林带应采用锯伐方式。
3.7 伐桩要求待更新林带伐桩高度以不超过5Cm为宜。
5更新前准备更新采伐后，应对林地进行清理，清除采伐过程中出现的枝梗、梢头、杂灌及其剩余物。
基因工程技术在杨树抗逆境方面的研究进展
基因工程技术在杨树抗逆境方面的研究进展摘要：阐述了基因工程技术在杨树抗逆遗传改良方面的应用，总结了转基因杨树抗病虫、抗旱、耐盐以及在环境修复中取得的研究成果，讨论了基因工程技术在杨树抗逆方面存在的问题。
杨树因长速快、产量高、基因组小等特点，具有较高的经济价值和生态效益，同时也是林木遗传改良的模式树种。
尽管对杨树抗逆遗传改良进行了相关研究，但有关外源基因提高杨树抗逆性的机理和应用仍有待进一步深入研究。
挖掘新的抗逆基因、培育具有抗性的杨树新品种仍将是今后的研究重点。
关键词：基因工程；杨树；抗逆收稿日期：2022-10-161转基因杨树抗病虫研究1.1抗病研究1.1.1抗病毒病抗病毒基因工程研究在林业上的应用才刚起步，目前，使用的基因主要有洋李痘病毒的外壳蛋白基因和黄瓜花叶病毒外壳蛋白基因等几种。
Cooper、李玮等分别将花叶病毒外壳蛋白基因和抗菌肽LCI基因导入杨树中，均获得良好抗病效果的转基因植株[4-5]。
1.1.2抗细菌病农杆菌感染杨树后，杨树极易感染冠瘿病。
目前，关于杨树抗冠瘿病的研究主要是采用转基因技术将农杆菌致瘤基因、激素IAA基因、抗菌肽基因（兔防御素NP-Ⅰ基因）导入杨树，获得抗性提高的转基因植株[6]。
1.1.3抗真菌病植物受到病原物侵染后，会使多种病程相关蛋白迅速表达，参与其抗病防卫反应。
在这些病程相关蛋白中，最主要的蛋白之一就是几丁质酶[7]，几乎所有的植物器官中均可以发现几丁质酶[8]。
在正常情况下，几丁质酶水平很低，但经诱导因子的诱导，表达量可以迅速增加。
病原真菌、细菌、病毒的侵染、激发子和一些逆境等均可能诱导植物几丁质酶的表达[9]。
近年来，有关对植物几丁质酶的特性、基因结构、分类、分子进化、生物学作用及转几丁质酶基因的研究，已成为植物抗真菌病害的研究热点之一[10-11]。
1991年，Broglie等首次对转几丁质酶基因在植物的抗真菌病方面进行了研究，他们将菜豆几丁质酶基因转入烟草和油菜，并得到表达，有效降低了植株的死苗率，控制了病情的发展[12]。
杨树次生壁纤维素合酶的表达与互作模式分析
杨树次生壁纤维素合酶的表达与互作模式分析魏凯莉1 ,周厚君1,江成1,赵岩秋1,宋学勤1,2* ,卢孟柱1,2【摘要】摘要：［目的］纤维素的合成在木材形成过程中具有重要的作用，纤维素合酶(Cellulose Synthase , CESA)是参与纤维素合成的关键酶。
由于3种CESA形成一个有功能的纤维素合酶复合体，而杨树中包含CESA4、CESA7A. CESA7B. CESA8A和CESA8B5种次生壁CESA ,本文从这5种CESA的表达模式与互作分析入手,探讨了其在次生壁纤维素合成中的工作模式。
［方法］利用RNA-seq与基因芯片数据进行基因表达分析,揭示5种次生壁CESA在根、茎、叶组织的表达模式与次生维管再生过程中的表达变化。
利用启动子驱动的GUS转基因材料GUS染色分析与实时定量PCR揭示5种次生壁CESA在各个组织的表达模式与在激素处理下的响应模式。
利用荧光素酶互补实验揭示CESA7A. CESA7B. CESA8A与CESA8B之间的互作模式。
［结果］基因表达分析表明，杨树5种次生壁CESA基因在杨树成熟茎中高表达，尤其在次生维管组织发育的后期高表达,表明其主要参与木材次生壁纤维素的合成。
对启动子驱动的GUS转基因材料观察表明，CESA4、CESA7B. CESA8A和CESA8B 的GUS 信号在杨树茎和叶中较强，但这些次生壁CESA的表达模式存在一定的差异，这种差异在叶脉中表现地尤为明显。
此夕卜，在赤霉素GA3和细胞分裂素6-BA处理下,杨树次生壁CESA的表达量显著上调;在生长素NAA、油菜素内酯BR和乙烯处理下,杨树次生壁CESA的表达量下调，但不同的CESA对激素响应的表达量变化幅度存在差异。
荧光素酶互补实验表明,杨树次生壁CESA7B 和CESA8B、CESA7B 和CESA8A、CESA7A 与CESA8B 之间存在互作，说明它们之间可以形成复合体。
［结论］这些数据显示杨树5种次生壁CESA。
中科院遗传所王国栋白洋合作揭示新进化的植物特异性代谢产物对根系微生物组的调控作用
中科院遗传所王国栋白洋合作揭示新进化的植物特异性代谢产物对根系微生物组的调控作用植物产生超过20万种代谢物(主要是指分子量小于1,000的化合物)，这些代谢物在植物的生活史中发挥着重要的生理功能。
由于植物是固着生长，而根系周围有大量的微生物（微生物组），长期以来人们认为植物代谢物在植物与根系微生物互作方面发挥着重要的作用。
但迄今为止，关于植物如何利用自身特异的代谢物来调控根系微生物的组成还鲜有报道。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋课题组和白洋课题组合作在Science China Life Sciences发表了题为Recently duplicated sesterterpene (C25) gene clusters in Arabidopsis thaliana modulate root microbiota的研究论文，揭示了植物自身利用新进化的特异性代谢产物对根系微生物组的调控作用。
在前期的研究中，王国栋课题组鉴定了十字花科保守的二半萜生物合成基因簇（GFPPS-TPS-P450）。
同时发现，拟南芥（Arabidopsis thaliana）中新进化获得的两类二半萜化合物的生物合成能力（图1中TPS25的产物为Compound 3和TPS30的产物为Compound 4，结构上两种化合物都具有五环二半萜骨架），而且这两种化合物特异性地在根部积累。
图1. 拟南芥中新进化的二半萜化合物调控根系微生物组。
A和B 表示拟南芥新进化（特有）的两个二半萜生物合成GFPPS-TPS-P450基因簇和对应生成的二半萜（C25）化合物。
C表示两种二半萜化合物对根系微生物组组成的调控既有特异性，也有共性。
通过与白洋课题组合作，比较自然土中生长的野生型（Col-0）和不同的TPS25、TPS30突变体的根系微生物组，发现野生型和TPS25、TPS30突变体形成了显著不同的根系微生物组。
有意思的是，tps25和tps30单突变体根系微生物组的变化具有比较大程度的交叉，暗示植物利用次生代谢物调控根系微生物组成可能存在构效关系，即结构类似的化合物具有类似的调控微生物组成功能。
转基因杨树研究进展
转基因杨树研究进展
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。
转基因杨树研究进展
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
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
转基因杨树研究进展• 转基因杨树的应用前景转基因杨树研究进展谢谢大家
转基因杨树研究进展
转基因杨树研究进展
转基因杨树研究进展
转基因杨树研究进展
转基因杨树研究进展
• 方法
转基因杨树研究进展
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
转基因杨树研究进展
• 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
转基因杨树研究进展
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。
• 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。
农杆菌介导转化和再生的杨树讲解
农杆菌介导法转基因杨树摘要：杨树品种已发展为一种植物转化和再生系统。
叶植，从稳定发芽培养的一个杨树杂交NC - 5339（银白杨标本），被共培养用于农杆菌遗传转化关于一个烟草的看护培养。
致瘤的和无防备的农杆菌株隐藏包含一个双元载体，其中包含两个新霉素磷酸转移酶II(NPT II')和细菌5莽草酸3-磷酸合酶（EPSP）（AROA）嵌合基因融合。
没有开发芽，叶外植体时，双元缴械拉力的根癌农杆菌菌株共培养。
然而，转化的植物，没有野生型的T-DNA获得使用农杆菌株原癌基因的二进制。
NPT II '酶的活性检测，Southern印迹法分析和免疫学检测证实了遗传转化成功细菌EPSP合酶Western印迹。
这是首次报道成功收回转化植株森林树，也是第一个记录的插入和重要农艺性状的外源基因的表达成木本植物物种。
关键词：白杨；转化；农杆菌前言基因工程树种的能力将是特别有用的遗传改良，如大型成熟的植物并长期有性世代倍(Nelson and Haissig 1984; Sederoff and Ledig 1985)。
森林树种的应用重组DNA技术的一个先决条件是发展的基因转移系统。
方法，例如显微注射(Crossway et al.1986)和直接DNA摄入(Paszkowski et al. 1985; Fromm et al. 1986) 已被用于外源基因引入到草本作物物种，但是，最有效的基因转移的方法，利用自然感染冠瘿病的机制造成的有机体，农杆菌(Bevan et al. 1983 ; Fraley et al. 1983 ; Herrera-Estralla, 1983). 。
根癌农杆菌的自然感染周期期间，细菌的T-DNA 整合到宿主植物的染色体，从而导致肿瘤对植物的生产（奇尔顿等人，1980）。
可以删除和替换而不影响根癌农杆菌的T-DNA转移到植物（DeGreve等，1982）的能力，由异源基因的肿瘤诱导基因。
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LBD1-30基因调控杨树茎干次生生长的功能分析次生生长是多年生树木木材形成的生物学基础,在此过程中形成层(vascular cambium)干细胞(stem cell)经过连续的细胞分裂和分化、细胞扩张、次生细胞壁合成以及细胞程序化死亡等过程,向外产生次生韧皮部(secondary phloem),向内产生次生木质部(secondary xylem)。
目前对次生生长的研究大多集中于木质部表达量高于韧皮部的基因,对于韧皮部表达量高于木质部的基因的研究较少,本研究将以后者作为出发点,通过转基因工程来研究基因对次生生长的调控。
通过对前期的RNA-seq结果进行分析数据,我们分析了杨树茎段木质部和韧皮部的全基因表达水平,发现了LBD基因家族中在植物次生维管组织中显著差异表达的基因,并重点分析在韧皮部表达量高于木质部的基因。
本研究以84K杨茎段为材料,克隆了杨树LBD1-30基因(Potri.008G043900),构建了35S:LBD1-30的过表达载体,利用农杆菌介导的转化体系,将LBD1-30基因转入84K杨,并通过表型分析和切片分析等初步验证了LBD1-30对杨树次生维管组织发育的影响,证明其对杨树次生生长具有显著的调控作用。
该研究为今后培育速生高产的杨树新品种提供了重要的现实意义和理论价值。
主要研究结果如下:(1)LBD1-30基因的克隆及序列分析。
从毛果杨基因数据库中查询出LBD1-30基因的CDS序列,其包含的CDS序列总长度为666bp,编码氨基酸数量为221个。
设计引物,并用84K杨茎段为材料提取总RNA,利用RT-PCR技术克隆了LBD1-30基因。
比对分析测序结果,84K杨中LBD1-30的编码序列与毛果杨参考序列相比有多个单碱基突变(SNP),但是蛋白序列有着96.4%的相似度。
(2)构建了
35S:LBD1-30的过表达载体,并成功地转入了84K杨中。
通过农杆菌介导的转化方法转化84K杨。
将愈伤组织产生的生根转基因苗切头转入新的含有30mg/L Kana的生根培养基上再进行筛选,选择生根的转基因苗提取DNA进行PCR鉴定,最后获得转基因的阳性植株。
(3)转基因苗中LBD1-30基因的表达水平定量分析和表型分析。
转基因苗中的LBD1-30基因的表达量远远高于野生型,并且不同株系之间的表达量存在明显差异。
转基因植株在表型上可分为高粗型和矮粗型,且基因表达量越高表型越倾向于矮粗型,但这种转基因株系生根慢甚至不生根,较难准备材料。
高粗型株系基因表达量略低于矮粗型,但生根及生长和野生型无异,后期生长量大。
(4)LBD1-30基因对次生生长的调控。
与野生型相比,LBD1-30过表达转基因苗中次生韧皮纤维木质化增加,而次生木质部木质化则被抑制,甚至出现明显的不规则木质化。
表明LBD1-30基因在次生生长过程中,对形成层干细胞的分裂增生和次生木质部/次生韧皮部的分化过程可能发挥重要的调控作用。