楊樹基因工程育種研究進(jìn)展

紀(jì)純陽

(遼寧省楊樹研究所，遼寧　蓋州　115213)

楊樹基因工程育種研究進(jìn)展

紀(jì)純陽

(遼寧省楊樹研究所，遼寧蓋州115213)

摘要:該文主要對(duì)國內(nèi)外楊樹基因工程育種在抗蟲、抗病、抗除草劑、抗旱、抗逆、降低木質(zhì)素及雄性不育等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，詳細(xì)介紹了各個(gè)方面近些年來的研究成果，并對(duì)楊樹基因工程育種中存在的問題及發(fā)展對(duì)策進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞:楊樹;基因工程;育種

楊樹不僅是重要的經(jīng)濟(jì)樹種，在水土保持和維護(hù)生態(tài)環(huán)境方面也發(fā)揮重要的作用，我國現(xiàn)已成為世界上楊樹人工林面積最大的國家。楊樹因速生豐產(chǎn)、實(shí)用性強(qiáng)、分布廣、無性繁殖能力強(qiáng)、且基因組較小而成為研究林木生理和利用基因工程方法進(jìn)行遺傳改良的理想模式植物。

1986年，Parson等人證實(shí)了楊樹可以進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化和外源基因在高等植物細(xì)胞中的表現(xiàn)以來，林木基因工程得到了迅速發(fā)展，尤其是楊樹的基因工程育種進(jìn)展最為迅速。近年來國內(nèi)外利用基因工程手段在楊樹良種選育研究方面取得了很大進(jìn)展，尤其在抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等方面。本文詳細(xì)對(duì)國內(nèi)外楊樹基因工程育種研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，同時(shí)對(duì)存在的問題及發(fā)展對(duì)策進(jìn)行了探討。

1　楊樹基因工程育種研究現(xiàn)狀

1.1抗蟲基因

抗蟲基因主要有2種:一種是蘇云金芽孢桿菌

(Bacillus thuringiensis)的δ-內(nèi)毒素(δ-endotoxin)，簡稱Bt基因。另一種是蛋白酶抑制因子(Proteinase inhibitor)基因，簡稱PI基因，其中包括馬鈴薯蛋白酶抑制因子I(PI-I)、馬鈴薯蛋白酶抑制因子II(PIII)和豇豆胰蛋白酶抑制因子(CpTI)等，此外還有淀粉酶抑制劑基因和植物外源凝集素基因等。但目前的研究以農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化Bt基因?yàn)橹鳌?/p>

1.1.1轉(zhuǎn)Bt基因McCown等用放射性基因槍法將Bt-Cry1Aa基因的融合基因?qū)脬y白楊×大齒楊，獲得轉(zhuǎn)基因植株Bt-II，對(duì)舞毒蛾致死率達(dá)24%，天幕毛蟲致死率達(dá)60%，這是其他轉(zhuǎn)化方法中唯一成功的報(bào)道［1］。饒紅宇等通過根癌農(nóng)桿菌(Agrobacterium tumefaciens)介導(dǎo)，將蘇云金桿菌毒蛋白基因Bt轉(zhuǎn)入楊樹NL-80106 (美洲黑楊×小葉楊)，獲得了再生植株，PCR分析結(jié)果表明，Bt基因已整合到基因組中，部分轉(zhuǎn)基因植株的殺蟲實(shí)驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)基因植株B45和B64對(duì)1齡舞毒蛾幼蟲有明顯抗性，飼喂轉(zhuǎn)基因楊樹葉片的幼蟲，其死亡率顯著

高于飼喂未轉(zhuǎn)基因楊樹葉片的幼蟲［2］。中國林業(yè)科學(xué)研究院將蘇云金桿菌殺蟲蛋白基因Bt導(dǎo)入歐洲黑楊，成功獲得了抗葉部害蟲的植株。幾年后再次用農(nóng)桿菌對(duì)歐美楊葉片和莖段進(jìn)行轉(zhuǎn)化，共獲得225株轉(zhuǎn)化再生植株，以舞毒蛾幼蟲進(jìn)行測(cè)定，Bt毒蛋白基因已整合進(jìn)入抗蟲植株的細(xì)胞DNA中，并表達(dá)出殺蟲活性［3］。姜靜等將蜘蛛殺蟲肽與Bt基因C肽序列的融合基因?qū)胄『跅钪校D(zhuǎn)基因株系表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抗蟲效果，能顯著抑制舞毒蛾幼蟲的生長發(fā)育［4］。

高萍等用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將Bt毒蛋白基因?qū)?07楊的葉片及莖段外植體，經(jīng)潮霉素抗性篩選，獲得了轉(zhuǎn)基因再生植株。提取轉(zhuǎn)基因植株的總DNA，經(jīng)PCR擴(kuò)增，部分植株呈陽性反應(yīng)，證明目的基因已經(jīng)整合到楊樹基因組中。以轉(zhuǎn)基因楊樹葉片飼喂天幕毛蟲幼蟲的殺蟲試驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因楊樹表現(xiàn)出一定的殺蟲活性［5］。

王連榮等用741楊和轉(zhuǎn)Bt-C ry1Ac基因741楊抗蟲株系Pb29互為接穗和砧木進(jìn)行嫁接。結(jié)果表明Bt毒蛋白可以通過嫁接的方式在砧木和接穗間進(jìn)行運(yùn)輸。用各嫁接處理接穗葉片在室內(nèi)喂飼楊扇舟蛾幼蟲，發(fā)現(xiàn)嫁接轉(zhuǎn)基因楊樹的非轉(zhuǎn)基因楊可提高對(duì)楊扇舟蛾幼蟲的致死率，延長發(fā)育歷期，表現(xiàn)出一定的抗蟲性［6］。

1.1.2轉(zhuǎn)蛋白酶抑制因子高等植物的蛋白酶抑制基因是近年來新興的抗蟲基因，在楊樹基因轉(zhuǎn)化中已有成功報(bào)道。郝貴霞等將廣譜抗蟲基因豇豆蛋白酶抑制劑(CpTI)基因?qū)朊讞?Populus tomentosa Carr.) 1285雌株和毛新楊(P.tomentosa×P.bolleana)×毛白楊回交雜種，PCR鑒定和PCRSouthern檢測(cè)證實(shí)基因已整合進(jìn)楊樹基因組中［7］。Massimo等利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將擬南芥半胱氨酸蛋白酶抑制基因Atcys導(dǎo)入白楊(Populus alba L.)中，獲得16株轉(zhuǎn)化植株，轉(zhuǎn)化率達(dá)到11%。Southern雜交和Northern雜交結(jié)果表明，Atcys基因已經(jīng)整合入白楊的基因組中并正常表達(dá)。蟲試結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因植株能有效地抵抗楊樹的葉部害蟲［8］。

丁雙陽等研究了轉(zhuǎn)CpTI基因楊樹對(duì)美國白蛾幼蟲中腸解毒酶及乙酰膽堿酯酶的影響，結(jié)果酯酶、羧酸酯酶的活力受到明顯抑制，且隨時(shí)間的延長，抑制強(qiáng)度增加，飼喂48 h后，酶的活力分別比對(duì)照降低76.42%和73.91%;多功能氧化酶在飼喂的前12 h，表現(xiàn)為受到抑制，最大抑制率為35.78%，24 h后酶活力反而高于對(duì)照;谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和乙酰膽堿酯酶活力也受到抑制，兩者表現(xiàn)及其相似，在飼喂后4 h抑制作用最強(qiáng)，酶活力分別比對(duì)照降低51.40% 和40.57%，但在整個(gè)試驗(yàn)過程中，均沒有表現(xiàn)出隨時(shí)間加強(qiáng)的趨勢(shì)［9］。

1.1.3轉(zhuǎn)復(fù)合基因張冰玉等采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得8種銀腺雜種楊轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲基因(Bt-Cry3A和OC-I)植株，其中轉(zhuǎn)基因株系BOGA-39對(duì)光肩星天牛幼蟲的毒殺和生長抑制作用顯著［10］。李明亮等通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)，將人工改造的蘇云金桿菌殺蟲結(jié)晶蛋白基因(Bt)轉(zhuǎn)化楊樹，得到楊樹再生植株，再將蛋白酶抑制劑基因(PI)導(dǎo)入已含Bt基因的轉(zhuǎn)基因楊樹，經(jīng)PCR檢測(cè)和Southern雜交分析證明，最終獲得既含有Bt基因又含有蛋白酶抑制劑基因的轉(zhuǎn)基因楊樹植株。利用這種楊樹葉片飼喂舞毒蛾幼蟲的殺蟲試驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因楊樹具有明顯的殺蟲活性，而且含有Bt基因和蛋白酶抑制劑基因的雙基因植株，其抗蟲能力明顯高于僅含單一Bt基因的植株［11］。饒紅宇采用雙基因共轉(zhuǎn)法將經(jīng)改造的Bt-Cry1Aa基因和CpTI基因轉(zhuǎn)入楊樹NL280106，獲得的轉(zhuǎn)雙價(jià)基因楊樹對(duì)1齡舞毒蛾幼蟲有明顯的殺蟲活性［12］。

諸葛強(qiáng)等以南林895楊為轉(zhuǎn)基因受體材料，以嫩芽或腋芽為外植體材料組織培養(yǎng)再生植株，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化Bt基因和CpTI基因。經(jīng)培養(yǎng)基培養(yǎng)獲得的植株經(jīng)PCR分析，篩選獲得了18株整合有Bt基因和1株整合有CpTI基因的轉(zhuǎn)基因植株。部分轉(zhuǎn)基因植株的初步飼蟲實(shí)驗(yàn)表明飼喂轉(zhuǎn)基因楊樹葉片可明顯抑制楊小舟蛾的生長發(fā)育［13］。

1.2抗病基因

植物的抗病基因主要有2種:抗病毒基因和抗菌基因。抗病毒基因的研究主要是克隆病毒外殼蛋白基因，通過病毒外殼蛋白基因的導(dǎo)入，并借助交叉保護(hù)作用機(jī)理，達(dá)到降低病毒侵染的目的?？咕蛑饕袔锥≠|(zhì)酶基因、抗菌肽基因和防御素基因。1.2.1抗病毒基因Cooper研究人員克隆出楊樹花葉病毒的外殼蛋白(PMV-cp)基因，并導(dǎo)入楊樹中，可在楊樹體內(nèi)產(chǎn)生cp蛋白，對(duì)楊樹PMV的侵染起到一種類似于免疫學(xué)的交叉保護(hù)作用［14］。

1.2.2抗菌基因Harvey研究小組對(duì)創(chuàng)傷反應(yīng)基因在毛果楊×美洲楊無性系中表達(dá)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)楊樹損傷后產(chǎn)生了3種新的轉(zhuǎn)錄子mRNA，其中轉(zhuǎn)錄子win6和win8所編碼的幾丁質(zhì)酶可以降解侵

染楊樹的真菌或細(xì)菌的細(xì)胞壁，win3轉(zhuǎn)錄子所編碼的多肽與豆科種子的蛋白酶抑制劑相似具有抑制昆蟲的功能。并已將win6基因與GUS報(bào)告基因融合，應(yīng)用于楊樹抗病基因的遺傳轉(zhuǎn)化，但尚未有成功的報(bào)道［15］。Liang等將小麥的草酸鹽氧化酶基因(OxO)與CaMV35S啟動(dòng)子連接，轉(zhuǎn)化雜交楊樹無性系Populus×euramericana，提高了轉(zhuǎn)化植株的抗病和抗脅迫能力［16］。Mentag等利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將編碼17個(gè)氨基酸的抗菌肽基因D4E1轉(zhuǎn)入雜交楊樹(Populus tremula L.×P.alba L.)中，PCR和Northern雜交檢測(cè)表明，D4E1基因已整合入雜交楊樹的核基因組中，轉(zhuǎn)化植株對(duì)多種病菌均有明顯抗性［17］。

1.3抗除草劑基因

Chupeau等以雜種楊(P.tremula×P.alba)葉片原生質(zhì)體為受體，采用電擊法轉(zhuǎn)化乙酰乳酸合成酶(Als)突變基因，獲得了抗磺胺脲類除草劑的工程植株;轉(zhuǎn)化乙酰轉(zhuǎn)移酶(Pat)基因，獲得了抗草苷膦類除草劑的工程植株［18］。Gullner等將編碼抗除草劑乙酰替綠苯胺(Chloroacetanilide)的谷酰丙氨酶(GST)基因轉(zhuǎn)入楊樹雜交種內(nèi)，轉(zhuǎn)基因植株葉片富含C-GST和谷胱氨酶(GSH)，楊樹的除草劑抗性得到提高［19］。Confalonieri等報(bào)道獲得了高抗草苷膦類除草劑Basta的轉(zhuǎn)基因白楊(P.alba L.)［19］。

1.4抗逆基因

1.4.1抗凍基因利用基因工程培育轉(zhuǎn)基因抗凍楊樹的研究尚在探索階段。Arisi等用擬南芥的Fe-SOD基因轉(zhuǎn)化楊樹，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因楊樹不僅葉綠體中Fe-SOD活性高于對(duì)照5～8倍，而且楊樹的抗凍性也明顯提高［20］。李春霞從胡蘿卜中克隆出抗凍蛋白(AFP)基因并對(duì)山楊進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化，獲得4株卡那霉素抗性苗，經(jīng)PCR檢測(cè)分析，其中1株呈陽性，初步表明AFP基因已經(jīng)整合到山楊基因組中［21］。

1.4.2抗旱基因崔旭東等以歐美楊渤豐1號(hào)為試驗(yàn)材料，在對(duì)其組織培養(yǎng)再生體系進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)之上，采用基因槍法對(duì)其進(jìn)行5個(gè)抗旱相關(guān)基因——轉(zhuǎn)錄因子基因JERF36基因、ZxZF基因、AREB基因和功能基因SacB基因、GST基因的共轉(zhuǎn)化，培育出具有強(qiáng)抗旱性的轉(zhuǎn)基因楊樹新品種，同時(shí)，對(duì)外源基因在受體材料基因組上的整合特征進(jìn)行深入探討，完善轉(zhuǎn)基因技術(shù)的理論基礎(chǔ)［22］。

1.4.3耐鹽堿基因楊傳平等將與甜菜堿合成有關(guān)的bet-A基因轉(zhuǎn)入小黑楊中，獲得陽性植株，Southern雜交結(jié)果表明，bet-A基因已整合進(jìn)入小黑楊的基因組中，對(duì)轉(zhuǎn)化植株進(jìn)行鹽脅迫，測(cè)定在不同的處理天數(shù)時(shí)，非轉(zhuǎn)基因植株與轉(zhuǎn)基因植株之間甜菜堿、脯氨酸、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)的變化［23］。

樊軍鋒等利用葉盤轉(zhuǎn)化法首次開展了84 K楊雙價(jià)耐鹽基因mtlD/gutD的轉(zhuǎn)化研究，經(jīng)誘導(dǎo)不定芽及誘導(dǎo)生根階段卡那霉素連續(xù)篩選，獲得了16株卡那霉素抗性植株。經(jīng)PCR檢測(cè)，有4株呈陽性。耐鹽實(shí)驗(yàn)表明，3株陽性植株抗NaCl能力，較對(duì)照有不同程度提高［24］。

宋建等以鹽漬生境下1～2年生107和18-1楊樹為材料，對(duì)不同樹齡和地徑的楊樹各營養(yǎng)器官中Na+、K+分布變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在鹽漬生境中種植的含NTHK1的轉(zhuǎn)基因18-1楊樹比107楊樹更加耐鹽，可以更好地抵御鹽脅迫，維持離子平衡，NTHK1基因可能是通過增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因楊樹聚集有害Na+至液泡的能力，以避免細(xì)胞質(zhì)中過高的Na+對(duì)細(xì)胞造成傷害，從而提高了轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性［25］。

孫偉博等將大豆中編碼Na+/H+離子逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的GmNHX1基因構(gòu)建到植物表達(dá)載體pGWB402Ω，通過農(nóng)桿菌侵染葉盤法轉(zhuǎn)化南林895楊樹，PCR檢測(cè)和Southern雜交結(jié)果表明，GmNHX1基因已經(jīng)整合入南林895楊樹基因組。對(duì)轉(zhuǎn)GmNHX1基因的南林895楊樹耐鹽性的生理生化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明GmNHX1基因的表達(dá)能夠提高轉(zhuǎn)基因楊樹的耐鹽性［26］。

1.5降低木質(zhì)素基因

Hu等從白楊中克隆得到4CL基因，通過反義抑制使木質(zhì)素的含量降低了45%，而纖維素的含量卻升高了15%，并能夠大大促進(jìn)白楊的生長［27］。魏建華等將毛白楊(Populus tomentosa Carr.)的CCoAOMT(caffeoyl CoAO-methyltransferase)基因構(gòu)建了反義表達(dá)載體轉(zhuǎn)化雜交楊(P.tremula×P.alba)，發(fā)現(xiàn)移栽5～6個(gè)月的轉(zhuǎn)基因植株的木質(zhì)素含量比未轉(zhuǎn)基因?qū)φ諚顦湎陆?7.9 %［28］。

薛英喜在輔酶A連接酶(4CL)基因楊樹和轉(zhuǎn)反義咖啡酰輔酶A3-0-甲基轉(zhuǎn)移酶(CCoAOMT)基因楊樹基礎(chǔ)上，對(duì)反義抑制木質(zhì)素單體合成酶基因的轉(zhuǎn)基因楊樹木材進(jìn)行了酶解分析，顯示5年生楊樹，供試轉(zhuǎn)基因楊樹的木質(zhì)素含量均明顯低于非轉(zhuǎn)基因?qū)?/p>

照;并且即使總木質(zhì)素含量降低10%，仍未對(duì)轉(zhuǎn)基因楊樹的生長速度和生物質(zhì)產(chǎn)量造成明顯影響。成熟木材中，抑制CCoAOMT基因表達(dá)的轉(zhuǎn)基因楊樹植株糖化效率顯著提高，而抑制4CL基因表達(dá)的轉(zhuǎn)基因楊樹植株糖化效率并無顯著改變;經(jīng)烘干、抽提的莖糖化產(chǎn)量與酸溶木質(zhì)素呈負(fù)相關(guān)。說明降低酸溶木質(zhì)素含量可以明顯提高生物燃料生產(chǎn)中糖化效率，提高糖化產(chǎn)量［29］。

1.6雄性不育基因

李玲等將TA29-Barnasf基因?qū)肟瓜x的轉(zhuǎn)基因歐洲黑楊(P.nigra)基因組中，轉(zhuǎn)TA29-Barnasf基因雄性楊樹在田間表現(xiàn)出了高度不育［30］。于來等將不育結(jié)構(gòu)35S-PtAP3-IR-NOS轉(zhuǎn)入到毛白楊中，經(jīng)檢測(cè)表明陽性植株中AP3，LFY，PI基因的表達(dá)受到明顯抑制，對(duì)毛白楊花發(fā)育將起到一定的抑制作用，本研究為利用轉(zhuǎn)基因手段獲得不育材料提供了依據(jù)［31］。

1.7其他基因方面

尹吳等以轉(zhuǎn)PEPC基因南林895楊和對(duì)照(南林895楊)為材料，分析不同轉(zhuǎn)基因植株的光合生理參數(shù)。結(jié)果轉(zhuǎn)PEPC基因楊樹與C4光合途徑相關(guān)的酶活性比對(duì)照增高，PEPC活性增加較為明顯，最高達(dá)38.6%。轉(zhuǎn)PEPC基因楊樹表現(xiàn)較強(qiáng)的對(duì)強(qiáng)光利用能力，其光飽和點(diǎn)比對(duì)照提高約10%～20%，飽和點(diǎn)時(shí)的光合速率比對(duì)照高17.7%～58.1%。轉(zhuǎn)PEPC基因楊樹光補(bǔ)償點(diǎn)低于對(duì)照，利用弱光的能力增強(qiáng); CO2的利用效率較高。此外，轉(zhuǎn)基因楊樹羧化效率增高，比對(duì)照增加最高達(dá)62.3%［32］。

2　楊樹基因工程育種存在的問題

轉(zhuǎn)化效率低、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性差是楊樹基因工程育種過程中存在的主要問題。由于受氣候、環(huán)境、人為、實(shí)驗(yàn)操作等因素影響，轉(zhuǎn)基因楊樹轉(zhuǎn)化效率極低。結(jié)合雜交育種的工作經(jīng)驗(yàn)，每年春季根據(jù)楊樹花枝的伸展情況，僅能進(jìn)行1～2批花粉管導(dǎo)入外源DNA基因的雜交育種試驗(yàn)，而且得到的后代僅有幾株是含有外源基因。這就要求根據(jù)轉(zhuǎn)化植株自身的特點(diǎn)，結(jié)合特定的試驗(yàn)轉(zhuǎn)化方法，從實(shí)驗(yàn)技術(shù)因素到環(huán)境因素方面創(chuàng)造有利的轉(zhuǎn)化條件，提高轉(zhuǎn)化效率。

外源基因的插入是隨機(jī)的，這種偶然性對(duì)基因組本身和在DNA/RNA蛋白質(zhì)及生物性狀上的表達(dá)都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。外源基因?qū)胧荏w內(nèi)部，只為轉(zhuǎn)基因利用提供了可能性，而受體的表達(dá)受到一系列生理生化過程的影響，以復(fù)雜的遺傳方式表達(dá)出來。在實(shí)際工作中，通過花粉管導(dǎo)入柳樹DNA基因的雜交育種實(shí)驗(yàn)中，得到的后代在幼苗期有幾株葉形和柳樹接近，但隨著苗木的生長，慢慢的有的植株有了楊樹的葉形，而DNA結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步的測(cè)定。在早期表達(dá)過程中將不能正常表達(dá)和表達(dá)低的轉(zhuǎn)化植株直接淘汰，增加表達(dá)的穩(wěn)定性。隨著科技的發(fā)展，能夠定點(diǎn)的插入外源基因，保持優(yōu)良的性狀遺傳是未來基因工程育種的發(fā)展方向。轉(zhuǎn)基因植株性狀變異的研究對(duì)優(yōu)良品種的選擇具有重大意義。

3　發(fā)展對(duì)策

目前導(dǎo)入楊樹中的抗性基因大多是來源于微生物、植物、控制單一性狀的基因。而楊樹的一些性狀(如抗旱、抗凍等)大都是多基因控制的。結(jié)合楊樹轉(zhuǎn)抗寒基因的試驗(yàn)，抗寒基因設(shè)想從很多抗寒植物中提取，但是只有從山葡萄中提取到了抗寒基因。因此，如何根據(jù)林木自身的特點(diǎn)，研究、發(fā)掘適合于楊樹抗性提高的主基因，將是今后楊樹基因工程抗性育種的關(guān)鍵所在。

目前轉(zhuǎn)抗性基因研究多集中在抗蟲基因方面，而在抗逆基因、木質(zhì)素基因及雄性不育基因等方面研究還很少。未來的趨勢(shì)是增加轉(zhuǎn)基因在其他方面的研究，同時(shí)增加雙價(jià)抗性基因(甚至是多價(jià)抗性基因)的研究。育種工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其他抗性轉(zhuǎn)基因上，能夠選育出更適合的楊樹新品種。

轉(zhuǎn)基因楊樹被應(yīng)用于實(shí)際種植時(shí)要考慮它的生物安全性問題。轉(zhuǎn)基因楊樹對(duì)人與環(huán)境可能產(chǎn)生危害產(chǎn)生新型有害生物、新的過敏原、基因污染等。作者培育出的轉(zhuǎn)基因植株目前處于幼齡期，還未涉及到生物安全性問題。通過新型技術(shù)的開發(fā)，未來的楊樹基因工程育種更能保證轉(zhuǎn)化植株的生物安全性。

基因工程育種將成為未來?xiàng)顦浒l(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。將現(xiàn)代生物技術(shù)手段與常規(guī)育種方法相結(jié)合，不斷改良出新品種，是今后發(fā)展楊樹產(chǎn)業(yè)的主要方向。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因楊樹的合理化和產(chǎn)業(yè)化，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

參考文獻(xiàn):

［1］McCown B H，McCabe D E，Russell D R，et al.Stable transformation of Populus and incorporation of pest resistance by electric dis-

charge particle acceleration［J］.Plant Cell Reports，1991，9(10) : 590-594.

［2］饒紅宇，陳英，黃敏仁，等.楊樹NL-80106轉(zhuǎn)Bt基因植株的獲得及抗蟲性［J］.植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2000，9(2) :1-5.

［3］胡彥師，梁一池.我國林業(yè)遺傳改良的研究現(xiàn)狀及展望［J］.林業(yè)科技，2002，27(5) :8-12.

［4］姜靜，常玉廣，董京祥，等.小黑楊轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲基因的研究［J］.植物生物學(xué)通訊，2004，40(6) :669-672.

［5］高萍，貝納新，李浩戈，等.抗蟲轉(zhuǎn)基因楊樹的培育及其抗蟲性初步研究［J］.林業(yè)科技，2008，33(5) :25-27.

［6］王連榮，楊敏生.轉(zhuǎn)基因楊樹中外源Bt基因mRNA及其蛋白運(yùn)輸［J］.林業(yè)科學(xué)，2010，46(7) :49-54.

［7］郝貴霞，朱禎，朱之悌.豇豆胰蛋白酶抑制基因轉(zhuǎn)化毛白楊的研究［J］.植物學(xué)報(bào)，1999，41(12) :1276-1282.

［8］Massimo D，Gianni A，Beatrice B，et al.Transformation of white poplar (Populus alba L.) with a novel Arabidopsis thaliana cysteine proteinase inhibitor and analysis of insect pest resistance［J］.Molecular Breeding，2001，7(1) :35-42.

［9］丁雙陽，李懷業(yè)，李學(xué)鋒，等.轉(zhuǎn)CpTI基因楊樹對(duì)美國白蛾幼蟲中腸解毒酶及乙酰膽堿酯酶的影響［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，29(5) :100-102.

［10］張冰玉，蘇曉華，李義良，等.轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蛀干害蟲基因楊樹的獲得及其抗蟲性鑒定［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2005，18(3) :364-368.

［11］李明亮，張輝，胡建軍，等.轉(zhuǎn)Bt基因和蛋白酶抑制劑基因楊樹抗蟲性的研究［J］.林業(yè)科學(xué)，2000，36(2) :93-97.

［12］饒紅宇.雙價(jià)抗蟲基因轉(zhuǎn)化楊樹的研究［D］.南京:南京林業(yè)大學(xué)，2000:26-48.

［13］諸葛強(qiáng)，房丹，李秀芬，等.美洲黑楊雜種優(yōu)良無性系轉(zhuǎn)抗蟲基因(Bt和CpTI)的研究［J］.分子植物育種，2006，4(6) : 819-824.

［14］許農(nóng)，黃敏仁，陳道明.楊樹基因工程研究進(jìn)展［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1993，17(4) :78-82.

［15］郝貴霞，朱禎，朱之悌.楊樹基因工程進(jìn)展［J］.生物工程進(jìn)展，2000，20(4) :6-9.

［16］Liang H，Maynard C A，Allen R D，et al.Increased Septoria musiva resistance in transgenic hybrid poplar leaves expressing a wheat oxalate oxidase gene［J］.Plant Molecular Biology，2001，45(6) :612-619.

［17］Mentag R，Luckevich M，Morency M J，et al.Bacterial disease resistance of transgenic hybrid poplar expressing the synthetic antimicrobial peptide D4E1［J］.Tree Physiology，2003，23 (6) : 405-415.

［18］Chupeau M C，Pautot V，Chupeau Y.Recovery of transgenic trees after electroporation of poplar protoplasts［J］.Transgenic Research，1994，3(1) :13-19.

［19］Confalonieri M，Belenghi B，Balestrazzi A，et al.Transformation of elite white poplar(Populus alba L.) cv.‘Villafranca’and evaluation of herbicide resistance［J］.Plant Cell Reports，2000，19 (10) :978-982.

［20］Arisi A C，Cornic G，Jouanin L，et al.Over-expression of Fe-SOD in transformed poplar modifies the regulation of photosynthesis at low CO2partial pressures or following exposure to the prooxidant herbicide methylviologen［J］.Plant Physiology，1998，117: 565-574.

［21］李春霞.抗凍蛋白基因?qū)ι綏畹戎参镞z傳轉(zhuǎn)化的研究［D］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2003.

［22］葛旭東.楊樹抗旱多基因轉(zhuǎn)化及整合機(jī)制研究［D］.北京:中國林業(yè)科學(xué)研究院，2012.

［23］楊傳平，劉桂豐，梁宏偉，等.耐鹽基因bet-A基因轉(zhuǎn)化小黑楊的研究［J］.林業(yè)科學(xué)，2001，37(6) :34-38.

［24］樊軍鋒，韓一凡，李玲，等.84K楊樹耐鹽基因轉(zhuǎn)化研究［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，17(4) :33-37.

［25］宋建，周祥明，郝志愚，等.轉(zhuǎn)NTHK1基因?qū)顦涓髌鞴僦蠳a+、K+分布的影響［J］.天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，18(5) :1-6.

［26］孫偉博，鄧大霞，楊立恒，等.南林895楊樹GmNHX1基因的轉(zhuǎn)入及其耐鹽性分析［J］.福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2014，43(1) :34-38.

［27］Hu W J，Harding S A，Lung J，et al.Repression of lignin biosynthesis promotes cellulose accumulation and growth in transgenic trees［J］.Nature Biotechnology，1999(17)，808-812.

［28］魏建華，趙華燕，張景昱，等.毛白楊CCoAOMTc DNA片段的克隆與轉(zhuǎn)基因楊木質(zhì)素含量的調(diào)控［J］.植物學(xué)報(bào):英文版，2001，43(11) : 1179-1183.

［29］薛英喜.楊樹木質(zhì)素合成基因功能分析及其對(duì)生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化的影響［D］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2012.

［30］李玲，齊力旺，韓一凡，等.TA29-Barnasfe基因?qū)е驴瓜x轉(zhuǎn)基因歐洲黑楊雄性不育的研究［J］.林業(yè)科學(xué)，2000，36 (1) : 28-32.

［31］于來，安新民，曹冠琳，等.PtAP3不育結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化毛白楊的研究［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(5) :15-20.

［32］尹吳，李麗莎，王立科，等.轉(zhuǎn)玉米PEPC基因楊樹的光合生理特性分析［J］.林業(yè)科學(xué)，2012，48(6) :63-71.

Research advances on genetic engineering breeding of poplar

JI Chun-yang

(Liaoning Provincial Institute of Poplar，Gaizhou 115213)

Abstract:The research progress and achievements made in poplar genetic modification breeding in recent years are summarized in terms of pest resistance，disease resistance，herbicide resistance，drought resistance and another stress resistance，lignin reduction，and male sterility.Some existent problems were discussed and corresponding countermeasures offered.

Key words:Poplar; Gene engineering; Breeding

作者簡介:紀(jì)純陽(1982－)，男，遼寧遼陽人，工程師，主要從事楊樹生物技術(shù)及育種研究工作。E-mail: jichunyang19820125@163.com。

基金項(xiàng)目:遼寧省科學(xué)事業(yè)公益研究基金項(xiàng)目“楊樹轉(zhuǎn)抗寒調(diào)控基因育種研究”(2014002016)

收稿日期:2015-02-12;修回日期:2015-03-10

文章編號(hào):1001－7380(2015) 02－0050－05

中圖分類號(hào):S792.11; Q943.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1001－7380.2015.02.012