林木转基因工作研究进展
林木基因工程育种现状与发展趋势
专题论述林木基因工程育种现状与发展趋势王敏杰 卢孟柱(中国林业科学研究院林业研究所,北京100091)摘要 综述了林木基因工程的应用现状和发展趋势,分析了我国林木基因工程存在的问题并对其发展提出了建议。
关键词 林木基因工程 育种基因工程是现代生物技术的核心内容,在植物育种中将发挥越来越大的作用。
林木常规育种受树木生长周期长的限制,性状的基因背景分析非常困难,增加了育种工作的盲目性。
基因工程育种具有目的性强、时间短,并可以打破种间杂交不亲和的界限,加速林木新品种的培育,成为高新技术育种的核心技术。
在过去的10年里,林木基因工程已经步入了快速发展阶段,已有一批转基因树木进入了田间试验甚至环境释放阶段,并在不久的将来可望实现产业化。
虽然转基因林木对环境安全性引起了人们的担心,但由于像我国这样的发展中国家,一是森林资源很少,需要大力发展人工林;二是造林地点多为荒地、沙漠地带,本身几乎难以构成完整的生态系统。
如果转基因林木能够适应该地气候条件、又远离天然林,不会引起生态安全问题。
所以,在强调科学评价转基因林木的生态安全性的同时,利用转基因技术,培育高产优质的林木新品种,十分必要。
与医药和农业基因工程技术的日趋成熟和广泛应用相比,林业基因工程技术虽尚处于起步阶段,但其发展潜力却非常巨大。
1 林木基因工程的现状林木转基因研究起步于20世纪80年代末,开始主要是利用一些标记基因研究树木的转化即探索将外源基因导入林木基因组中的技术、基因表达情况和经组织培养再生为完整植株的方法。
进入90年代,具有经济价值的基因,如抗虫、抗除草剂等基因,先后被导入了一些组培和转化体系都已成熟的双子叶树木中。
最近几年,由于针叶树组培系统的进一步完善,在针叶树种的转化方面也取得了一些进展。
1.1 树木转化获得完整的转基因植株需要3个要素:¹建立高效的组培再生系统;º构建携带外源基因的合适载体系统;»建立高效的基因转化系统。
林木基因工程育种现状与发展趋势
林木基因工程育种现状与发展趋势一、引言林木基因工程育种是利用现代生物技术手段，对林木的遗传特性进行改良，以获得更适应生态环境、产量高、品质优良的林木品种。
随着科技的不断进步，林木基因工程育种取得了显著的进展，为全球林业的发展做出了重要贡献。
二、基因克隆与鉴定基因克隆与鉴定是林木基因工程育种的基础。
通过构建基因文库，筛选和鉴定与林木性状相关的基因，进而利用这些基因进行遗传转化和基因编辑，以获得改良的林木品种。
目前，已经克隆和鉴定出许多与林木生长、发育、抗逆性等性状相关的基因。
三、遗传转化与基因编辑遗传转化与基因编辑是实现林木基因工程育种的关键技术。
通过遗传转化，可以将外源基因导入林木细胞内，实现基因的定点插入和表达。
基因编辑技术则可以实现对特定DNA序列的精确修改，以实现对林木性状的精细调控。
目前，常用的遗传转化和基因编辑技术包括农杆菌转化法、基因枪法和CRISPR-Cas9系统等。
四、抗逆性改良林木生长的环境往往较为恶劣，因此抗逆性是林木基因工程育种的重要目标之一。
通过遗传转化和基因编辑技术，可以培育出抗逆性更强的林木品种，如抗干旱、抗寒冷、抗病虫害等。
目前，已经取得了一些显著的成果，如成功培育出抗盐碱的杨树和抗病虫害的松树等。
五、产量与品质提升提高林木产量和品质是林木基因工程育种的另一个重要目标。
通过遗传转化和基因编辑技术，可以培育出生长速度快、木材质量优良的林木品种。
目前，已经成功培育出一些速生丰产林和优质材种，如转基因松树和杨树等。
六、生态环境改善林木基因工程育种不仅要提高林木的产量和品质，还要注重改善生态环境。
通过培育适合当地生态环境的林木品种，可以促进生态系统的平衡和稳定。
同时，还可以利用转基因技术培育具有生态修复功能的林木品种，如能够吸收和降解污染物的植物等。
七、林木育种技术创新随着科技的不断进步，林木育种技术也在不断创新。
除了传统的杂交育种外，现代生物技术如基因克隆、遗传转化和基因编辑等技术也得到了广泛应用。
林木生物技术与转基因研究
林木生物技术与转基因研究随着人口的增加和资源的匮乏，农林业生产面临着巨大的压力。
传统的种植方法已经不能满足人们对食品和木材的需求。
为了提高农林业的产量和质量，林木生物技术和转基因研究应运而生。
林木生物技术是一门利用生物学原理和技术手段，研究和应用于林木的生产和管理的学科。
它包括了从林木的种子和苗木选育、繁殖和疾病防治，到林木的生长促进和抗逆能力提高等方面。
通过对林木的生物学特性和基因组进行深入研究，可以实现林木生长的精细调控，提高林木的产量和质量。
林木生物技术的应用范围广泛，包括了花卉、果树、木本植物等各类林木的种植和管理。
转基因研究是指将外源基因导入到目标生物体中，从而赋予其新的性状或改良现有性状的一种生物技术。
在林木生物技术中，转基因技术被广泛应用于林木的遗传改良和抗逆能力提高。
通过导入具有抗虫、抗病、耐旱等性状的外源基因，可以提高林木的抗逆能力，减少生物和非生物胁迫对林木的伤害。
此外，转基因技术还可以提高林木的生长速度和产量，为农林业生产带来更大的经济效益。
然而，林木生物技术和转基因研究也面临着一些挑战和争议。
其中一个主要的问题是对转基因食品和林木的安全性担忧。
有些人担心转基因食品和林木可能对人体健康和生态系统造成不可逆的伤害。
因此，科学家们在进行转基因研究和林木生物技术应用时，必须严格遵守相关法律法规，进行全面的风险评估和环境监测。
另外，社会对于转基因技术的误解和负面宣传也是一个挑战，需要加强科普教育，提高公众对转基因技术的认识和理解。
尽管面临一些挑战，林木生物技术和转基因研究仍然有着巨大的潜力。
它们可以为农林业的可持续发展提供重要支持，帮助人们解决粮食和木材的供应问题。
同时，通过提高农林业的产量和质量，还可以减少对土地和水资源的开发，保护生态环境。
因此，我们应该支持科学家们的研究，并加强与公众的沟通和交流，共同推动林木生物技术和转基因研究的发展。
总之，林木生物技术和转基因研究是为了提高农林业生产效率和质量而进行的重要研究领域。
林业生物技术研究利用生物技术改良林木品质和抗病能力
林业生物技术研究利用生物技术改良林木品质和抗病能力林木作为森林资源中重要的组成部分，在人类生活和生态环境中扮演着重要的角色。
然而，传统的繁育方法只能满足一部分需求，难以在短时间内培育出品种优良、抗病能力强的林木。
为了满足社会对高质量林产品和生态系统的需求，林业生物技术应运而生，为改良林木品质和提高抗病能力提供了一种新的解决方案。
一、基因工程在林木繁育中的应用基因工程技术的出现，为林木的改良提供了新的途径。
通过转基因技术，可以向林木中导入来自其他物种的有益基因，从而改善林木的品质和抗病能力。
例如，将抗病性强的植物中特定基因导入到林木中，使其获得相应的抗病性，提高其生存能力。
此外，基因工程还可以调控林木的生长速度和形态结构，使其更适应不同的环境条件。
二、细胞和组织培养技术在林木改良中的应用细胞和组织培养技术是林木繁育中非常重要的一种生物技术手段。
通过体细胞和胚胎培养、愈伤组织培养等技术，可以在较短时间内大量繁殖优质的林木种苗。
同时，通过细胞和组织培养技术还可以实现对林木遗传物质的筛选和改良，通过体外选择来培育出更适应特定环境的林木品种。
三、分子标记技术在林木遗传改良中的应用分子标记技术是一种以DNA序列多态性为基础，对林木物种进行遗传背景分析和育种选择的方法。
通过分子标记技术，可以对林木进行遗传鉴定和优良基因的筛选，为林木遗传改良提供准确的分子信息。
此外，借助分子标记技术，还可以进行基因图谱的构建，从而更好地了解林木基因的结构和功能。
四、生物控制技术在林木病害防治中的应用随着病害的日益严重，传统的化学防治方法已经不能满足需求，甚至对环境和人类健康造成了一定的危害。
因此，生物控制技术成为一种更为可行和可持续的解决方案。
利用生物控制技术，可以筛选和应用天然的抗病生物制剂，利用天敌昆虫或微生物来控制病害的发生。
这种方法不仅可以减少对化学农药的依赖，还可以降低防治成本，减少对环境的负面影响。
综上所述，林业生物技术在改良林木品质和提高抗病能力方面具有广阔的应用前景。
转基因育种在林木遗传育种的应用
转基因育种在林木遗传育种的应用转基因育种是指通过基因工程技术将外源基因导入到作物或动物的染色体中，从而改变其遗传性状的育种方法。
近年来，转基因育种在农作物的育种中取得了显著的成果，但在林木遗传育种中的应用相对较少。
本文将探讨转基因育种在林木遗传育种中的应用前景和潜力。
一、转基因育种在林木抗病性改良中的应用病害是影响林木生长和产品质量的重要因素之一。
传统育种方法往往需要长时间的筛选和选择，而转基因育种可以通过导入具有抗病基因的外源基因，快速提高林木的抗病能力。
例如，转基因育种可以导入抗真菌病的基因，提高林木对真菌病害的抵抗能力，从而减少林木的生长受到的影响。
二、转基因育种在林木耐逆性改良中的应用林木在生长过程中常常受到环境的不利影响，如干旱、寒冷、盐碱等。
传统育种方法很难获取耐逆性强的品种，而转基因育种可以通过导入耐逆性基因，提高林木的耐逆性能力。
例如，转基因育种可以导入耐旱基因，提高林木对干旱环境的适应能力，从而减少干旱对林木生长的影响。
三、转基因育种在林木生长速度改良中的应用林木的生长速度直接影响着林木的经济效益和资源利用效率。
传统育种方法往往需要长时间的选育，而转基因育种可以通过导入生长速度相关基因，提高林木的生长速度。
例如，转基因育种可以导入生长素合成相关基因，促进林木的生长素合成和生长，从而提高林木的生长速度。
四、转基因育种在林木木材品质改良中的应用林木的木材品质直接影响着林木的产品价值和利用率。
传统育种方法往往需要长时间的选育，而转基因育种可以通过导入木材品质相关基因，改善林木的木材品质。
例如，转基因育种可以导入木材纤维素含量相关基因，提高林木的纤维素含量，从而提高木材的强度和质量。
尽管转基因育种在林木遗传育种中的应用前景广阔，但也存在一些潜在的问题和挑战。
首先，转基因育种可能引起环境风险，如基因流动和转基因林木对生态系统的影响。
其次，转基因育种需要严格的安全评估和监管措施，以确保转基因林木的安全性和可持续性。
林木转基因工作研究进展
林木转基因工作研究进展
贺晶;谭晓风;杨伟
【期刊名称】《湖南林业科技》
【年(卷),期】2001(028)004
【摘要】综合论述了近年来国内国外林木转基因工作研究进展,其中主要就林木转基因的方法、转基因植株鉴别、转基因在林木上的应用几方面进行了探讨,并将国内外林木转基因工作列表加以综合,最后指出了林木转基因工作中尚存在的问题及对未来转基因工作的展望.
【总页数】7页(P19-25)
【作者】贺晶;谭晓风;杨伟
【作者单位】中南林学院经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,湖南,株
洲,412006;中南林学院经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,湖南,株
洲,412006;中南林学院经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,湖南,株
洲,412006
【正文语种】中文
【中图分类】Q813
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林木基因工程研究进展_陈英
分子植物育种，２００６年，第４卷，第１期，第１－７页ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｌａｎｔＢｒｅｅｄｉｎｇ，２００６，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，１－７专题评述ＩｎｖｉｔｅｄＲｅｖｉｅｗ林木基因工程研究进展陈英何秋伶诸葛强黄敏仁＊王明庥南京林业大学林木遗传和基因工程重点实验室，南京，２１００３７＊通讯作者，ｍｒｈｕａｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ摘要林木生长周期长，采用常规育种技术进行新品种选育所需时间长、见效慢，同时还存在基因源缺乏和杂交不亲和等制约因素。
基因工程是生物技术的核心，为林木遗传改良开辟了一条新的途径。
因此依靠现代基因工程与常规育种技术相结合，可极大地缩短林木育种周期，加速育种进程，创造新种质，选育新品种，对营造优质人工林，缓解木材供需矛盾，保护生态环境具有重要意义。
近年来，一些新的技术和方法的应用，如体胚转基因系统和超声波辅助根癌农杆菌介导法，以及很多有用目的基因的克隆促使林木基因工程取得了可喜的进展。
本文就应用于林木基因工程的新技术和新方法，以及林木木质素改良、缩短林木育种周期和促进开花、林木生长性状改良和植物修复（林木抗环境污染）等基因工程方面所取得的进展进行了概述。
关键词林木基因工程，转基因技术，木质素改良，生长性状改良，促进开花，植物修复ＲｅｃｅｎｔＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＦｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅＧｅｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｎＹｉｎｇＨｅＱｉｕｌｉｎｇＺｈｕｇｅＱｉａｎｇＨｕａｎｇＭｉｎｒｅｎ＊ＷａｎｇＭｉｎｇｘｉｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＧｅｎｅｔｉｃｓａｎｄＧｅｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００３７＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，ｍｒｈｕａｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｆｏｒｅｓｔｉｓｎ，ｔｅｎｏｕｇｈｆｏｒｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｅｍａｎｄｏｆｗｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔａｎｙｍｏｒｅｉｎｍｏｄｅｒｎｓｏｃｉ－ｅｔｙａｎｄｐｌａｎｔａｔｉｏｎｆｏｒｅｓｔｒｙｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｔｈｅｍａｊｏｒｓｏｕｒｃｅｏｆｗｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｂｕｔｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅｂｒｅｅｄｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｕｓｕａｌｌｙｄｅｌａｙｅｄｆｏｒｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅ’ｓｌｏｎｇｌｉｆｅｃｙｃｌｅ．Ｉｔｔａｋｅｓｕｐｍｕｃｈｔｉｍｅａｎｄｃｏｓｔｓａｌｏｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅａｎｄｓｃｒｅｅｎｎｅｗｃｌｏｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂｒｅｅｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｌａｃｋｉｎｇｖａｌｕａｂｌｅｔａｒｇｅｔｇｅｎｅｓａｎｄｈｙｂｒｉｄｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｂｅｔｗｅｅｎｐａｒｅｎｔｓｏｆｔｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｒｅｅｄｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｙａｎｄｇｅｎｅｔｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｕｐｐｌｉｅｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｙｆｏｒｂｒｅｅｄｅｒｓ．Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｍｏｄｅｒｎｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂｒｅｅｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｒｅｅｄｅｒｓｃａｎｓｈｏｒｔｅｎｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅ’ｓｂｒｅｅｄｉｎｇｔｉｍｅ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｂｒｅｅｄｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｃｒｅａｔｅｏｒｓｃｒｅｅｎｎｅｗｃｌｏｎｅｓａｎｄｐｌａｎｔｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｐｌａｎｔａｔｉｏｎｆｏｒｅｓｔｒｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｖｅｒｖｉｅｗｅｄｔｈｅｇｒｅａｔａｄｖａｎｃｅｓｔｈａｔｈａｄｂｅｅｎｇｏｔｔｅｎｉｎｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔｈｏｄ，ｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅｌｉｇｎｉｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｂｌｏｏｍ，ａｌｔｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅｓ’ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ｓｇｅｎｅｔｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｆｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＦｏｒｅｓｔ－ｔｒｅｅｇｅｎｅｔｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉｇｎｉｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎｆｏｒ－ｅｓｔ－ｔｒｅｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｂｌｏｏｍ，Ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ森林是陆地生态系统的主体，与人类生活的关系密不可分，有着极其重要的经济和生态价值。
木本植物基因工程研究进展
木本植物基因工程研究进展森林是生态环境的主体，在环境保护和农业的可持续发展方面有着不可替代的作用，我国是森林资源缺乏的国家，为了在保护天然林的同时，满足经济建设和生态建设对林木的需求，就必须营造大量高产、优质、抗逆的人工林(卢盂柱等，2007)。
由于林木生长周期长、遗传杂合性高、许多性状的遗传机理不明，因此利用常规育种手段进行林木遗传改良很难培育出符合人们需求的林木新品种(续晨等，2008)。
现代生物技术的发展，使利用基因工程直接改良林木遗传性状成为可能，加强了林木育种的目的性，缩短了育种周期，应用前景广阔，已成为目前林木遗传育种的主要研究领域。
目前的木本植物基因工程的研究主要集中在抗病、抗虫、抗逆和品质改良等方面。
1．2．1．1抗病基因工程在木本植物的遗传转化研究中常用的抗病基因有：抗病毒病害的外壳蛋白基因、PR蛋白基因和抗体基因、干扰素基因等；抗真菌性病害的病菌蛋白酶抑制剂基因、植物病原菌的毒蛋白基因，病原菌特异激发子的编码基因等；抗细菌性病害的解毒活性基因和溶菌酶基因等(施季森，2000)。
Sticklen等(1991)将抗真菌蛋白的基因成功转入榆树基因组中，使之产生对真菌抗性。
导入兔NP-1基因的毛白杨的组织液对多种微生物均有不同程度的抑制作用(Nicolescu,1996；赵世民等，1999)。
此外，杨李痘病毒(PPV)夕b壳蛋白基因已成功导入杏(Armeniaca vulgaris Lam．)中(林善枝等，2000)。
陈坚等(2007)从黑曲霉中克隆了具有广谱抗病性的GO基因，并通过农杆菌介导的方法转化到粗皮桉愈伤组织中，通过分子检测证实基因已整合到桉树基因组中，并初步证明转基因苗具有抗病性。
1，2．1．2抗虫基因工程抗虫基因主要有苏云金杆菌毒蛋白基因(研)、蛋白酶抑制剂基因(c尸丁)等。
其中研基因应用尤为广泛。
McCown等(1991)将抗虫研基因导入银白杨与大齿杨、欧洲黑杨与毛果杨的杂种，并获得抗虫转基因植株：Podila等(1994)利用土壤农杆菌将研基因转入欧洲落叶松，Ellis(1993)利用基因枪轰击的方法将其转入白云杉，Bolyard等(1991)同时利用基因枪轰击和农杆菌介导的方法将其转入榆树。
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湖南 林 业科 技
第 28 卷
术等。 基 因枪 技 术 又 称 粒 子 轰 击 技 术 ( Part icle bombardment) 、生 物发 射 技术 ( Biolist ic process) 或高速微粒 子发射技术 ( hig h- velocit y micropro jectile) , 它是借高速度运动的金属微粒将附着于其 表面的核酸分子引入到受体细胞中的一种遗传物质 导入技术[ 2] 。基因 枪大体可以分为 火药式、放电 式、和气动式三种类型。它具有无宿主限制, 受体 类型广泛, 操作简便, 快速等特点。目前, 在林木 上基因枪成功应用的例子有杨树、云杉、蔓越桔、 番木瓜等。 1 2 农杆菌介导植物转化
翅目的害虫抗虫效果显著。伍宁丰等[ 32] 1991 年首 次报道了用 Bt 基因转化欧洲黑杨, 得到转基因植 株。田 颖 川 等[ 6] 1993 年 用 含 Bt 基 因 的 农 杆 菌 LBA4404 转化 欧洲 黑杨, 共获 得 54 株 转基 因植 株。此外, 一些研究者还获得转 Bt 基因美洲黑杨、 胡桃等。
( 2) 蛋白酶抑制剂基因。蛋白酶抑制剂也是一 类抗虫小分子蛋白, 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。目前已获得苹果、杨树、桦树[ 33] 等
树种的转基因植株。
收稿日期: 2001- 09- 03 修订日期: 2001- 10- 28
落后的位置, 近几年来, 随着分子生物学研究技术 不断成熟, 木本植物在这一方面也取得了长足的进 步, 本文旨在对林木转基因 研究工作现状做 一综 述。
1 林木转基因方法
基因转移方法大致可以分为两类: 一类是基因 的直接转化法; 另一类是通过一种可以使植物致瘤 的土壤农杆菌的质粒来转化植物[ 1] 。 1 1 直接 DNA 转化法
( 4) 原生 质体的转化。Gupta 等[ 26] 将荧 光素 酶基因转入北美黄杉及火炬松原生质体中, 并在培 养过程中存活的原生质体及再生细胞中测到了外源 基因的表达, 但木本植物原生质体培养周期长, 难 度大, 再生频率很低, 多数培养仅能形成细胞团和 愈伤组织, 真正得到转化的报道很少。
( 5) 附体腋芽转化。李卫等[ 27] 利 用沙田柚一 年抽梢三四次及自然出芽的特点, 采用农杆菌直接 感染附体叶腋并辅以打顶、生芽培养基促芽生长的 方法, 选择从芽诱导生根得到表达 GUS 基因的完 整转基因植株, 转化有效率为常规农杆菌介导法的 3~ 6 倍。
Zhuzhou 412006, Hunan, China)
Abstract: T he prog ress of gene transformation in forest t rees w as summarized in t he paper. T he met hods, the ident ification and applicat ion w ere major discussed in t he paper. T he internal and ex ternal st udy achievements w ere sum med up in t wo charts. At t he end of the paper, t he existing problems and out look of the gene t rans f orm at ion in trees w ere point ed out. Key words: forest t ree; gene transformation; prog ress
的外源基因主要有: 来自沙门氏菌的 aroA 基因和 来自吸水链霉菌的 bar 基因, F illat li J 等[ 37] 用农杆 菌介导突变的 EP SP 合成酶基因 aroA, 转入银白杨
大齿杨中, 转基因植株获得了对除草剂草甘磷的 抗性。De Block M 等[ 38] 在 1990 年, 用 bar 基因转 化银白杨 美洲黑杨, 转基因植株与对照相比, 明 显抗草甘磷。
( 2) 整体植株接种共感染。一般采用种子实生 苗或试管苗作为外植体, 人为地在整体植株上造成 创伤, 然后把农杆菌接种在创伤面上, 或用针头把 农杆菌注射到植株体内使其进行侵染转化。目前此 方法主要针对针叶树 叶形细小, 韧皮部粗厚的特 点, 在部分针叶树种上得到成功。如欧洲落叶松、 杂种 落 叶松 和 挪威 云 杉上 得到 稳 定 的再 生 转化 株[ 19] 。
完成, 肉桂醇脱氢酶 ( CAD) 是催化木质素前体生 成的最后一步反 应。Baucher 等[ 34] 1996 年利 用反 义 DNA 和共抑制策略, 使转基因杨树植株的 CAD 活性 减 少 70% 。 另 一 种 咖 啡 酸 羟 基 转 移 酶 ( COMT ) 催化 木质 素单 体形 成。Doorsselaere JV 在 1995 年构建了反义和有义的 COMT 基因, 并导 入欧洲山杨和银白杨中, 反义构建的四个转基因植 株中, 有 2 株 COM T 活性减少 70% , 另外两株减 少 95% 。 3 5 生产药物
2 转基因植物的鉴别
获得转基因植株后, 鉴定外源基因是否转入的 方法一般 包括: 报 告基因 检测、DNA 分 子鉴 定、 RNA 分子鉴定、蛋白质分子鉴定等。检测报告基 因 ( Gus, Nos, Gat 等) 是较为方便的鉴定手 段, 可以确定外源基因的存在和表达, 主要用以筛选转 化植株; DNA 分子鉴定包括点杂交、Sout hern 杂 交和 PCR 扩增等。Southern 杂 交应 用较 为普 遍, 其特点是可信度高, 可以获得外源基因整合位点、 整合特性和拷贝数等大量信息, 但操作程序复杂, 鉴定的 样品数量 有限。而 P CR 扩增 由于其快 速、 简捷, 只需少量 DNA 样品, 且能鉴定大量样品的 优点, 目前应用最为普遍。RNA 分子鉴定一般采 用点杂交和 Northern 杂交, 用以了解 外源基因的 转录情况。DNA 和 RNA 分子鉴定依赖于碱基因互 补配对的原理, 而蛋白质分子鉴定的基础是抗原抗 体反应, 主要有 Western 杂交和酶联免疫技术, 但 在林木转基因植株鉴定中较少用到[ 28~ 31] 。
( 3) 受 体 细 胞胚 或 胚 性 细 胞转 化。1988 年 M cG ranna han 等[ 20] 首次报道了美国西部核桃体细 胞胚转化 NPT - 等基因获得成功。近年来用体
细胞胚作为外植体已在核桃、山核桃、木瓜、桃上 得到转化[ 21~ 24] 。Wenck 等[ 25] 最近报道用快 速分 裂的胚发生悬浮培养细胞与农杆菌共培养, 得到高 效表达报告基因的挪威云杉和火炬松。
( 1 ) 受 伤 植 物 器 官 的 直 接 转 染。 1985 年, Horsh[ 6] 等首创根癌逐杆菌介导的烟草叶盘转化法 获得转基因植株, 使人们考虑直接用木本植物的组 织块进行转化。最常用的木本植物外植体为受伤叶 片、茎段和叶柄, 已在欧洲黑杨、毛白杨、杨树、黑刺 槐、苹果、李、桃、杏、猕猴桃、柑桔[ 7~ 17] 等树种上得 到成功。冯勤等[ 18] 以小粒种咖啡幼小胚苗的下胚 轴及子叶为转化受体, 用野生型根癌农杆菌感染, 得 到了可继续生长的畸胎小芽并测到了 GUS 基因的 表达, 进一步扩大了叶盘法的应用范围。
关键词: 林木; 转基因; 研究进展
中图分类号: Q813
文献标识码: A
The progress of gene transformation in trees
H E Jin, TA N Xiao- feng, YA NG Wei
( National Forestr y Bureau Key L aboratory of No n- timber Product For est ry Br eeding and Cultiv ation, Central South Forestry U niv ersity,
3 林木转基因的应用
3 1 林木的抗虫性研究 林木虫害严重, 抗虫基因工程为解决这一难题
提供了一个有效手段。 ( 1) Bt 毒蛋白基因。Bt 毒素对许多害虫都有
抑制和杀伤作用, 作为生物杀虫剂被广泛应用于林 木的害虫防治。Bt 毒素对某些森林害 虫尤其对鳞
第4期
贺晶等: 林木转基因工作研究进展
21
( 中南林学院经济林育种与栽培国家林业局重点实验室, 湖南 株洲 412006)
摘 要: 综合论述了近年来国内国外林木转基因工作研究进展, 其中主要就林木转基因的方法、
转基因植株鉴别、转基因在林木上的应用几方面进行了探讨, 并将国内外林木转基因工作列表加
以综合, 最后指出了林木转基因工作中尚存在的问题及对未来转基因工作的展望。
3 4 改善材质 木质素是维管植物细胞壁的组成成分, 在木本
植物中, 木质素的含量在 15% ~ 36% 干重, 在制 浆造纸工业中必须除去, 这需要消耗大量能源, 并 产生大量的有害物质, 降低林木中木质素的含量和 改良木质素的组成, 对于改善环境, 提高经济效益 都有积极的意义。木质素的形成由一系列酶促反应
第 28 卷第 4 期 2001 年 12 月
湖南林 业科技
Hunan Forest ry Science & T echnolog y
文章编号: 1003- 5710 ( 2001) 04- 0019- 07
Vol. 28 No. 4 Dec. 2001
林木转基因工作研究进展