转双抗虫基因741毛白杨的选择及抗虫性

用部分改造BtCrylAc基因与慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因构建的双抗虫基因表达载体 ,通过农杆菌介导法转化了 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode +P .simoniiCarr .)×P .tomentosaCarr .]。本文报道了选择转化植株的条件。在含卡那霉素 (Km’)的生根培养基中初步选择到转化植株 ,PCR检测表明 80 %的植株呈现阳性反应。对初步选择的转基因植株用杨扇舟蛾 (ClosteraanachoretaFabricius)和舞毒蛾 (LymantriadisparLinnacus)幼虫进行饲虫试验。其结果按照死亡率划分了高、中、低和对照 4类昆虫死亡率的植株 ,并对这 4类的定期死亡率、生长发育的延迟性后效应等进行了比较研究 ,为选择具有显著抗虫性的植株 (无性系 )提供依据。分子生物学检测结果 ,证明被选择植株 (无性系 )的基因已转入 ,且生长发育正常 ,占参试饲虫试验植株的 38 1 %

转双抗虫基因741杨基本特性分析

对携带两个外源抗虫基因 (部分改造的BtCry1Ac基因和慈菇蛋白酶抑制剂基因API)的白杨杂种 74 1杨的抗虫性、生长特性、木材品质、结实特性及适应性进行多年连续观测。结果表明 ,3个转双抗虫基因 74 1杨株系对杨扇舟蛾、舞毒蛾、美国白蛾等鳞翅目食叶害虫具有高抗虫性 ,幼虫死亡率均在 80 %以上 ,并且还能抑制存活下来的昆虫幼虫的发育 ,使其发育速率减缓 ,不能正常结茧 ,连续 4年饲虫试验未发现其抗虫性有规律下降的趋势。转基因受体 74 1杨具有生长速度快 ,特别是胸径和材积生长在生长后期具有明显的速生优势 ,单株材积生长量平均超出对照 4 0 %以上 ;74 1杨木材品质优良 ,木材密度、纤维特性及各项力学性质均优于毛白杨。连续 3年观测表明 ,74 1杨为高度败育雌株 ,果穗小、数量少 ,成熟开裂前 70 %～ 90 %脱落 ,基本不飞絮。转基因 74 1杨没有发生明显变异 ,生长未受影响 ,可在毛白杨适生区推广应用。建议采用适宜的栽培模式 ,控制害虫抗性发展。

741杨离体叶片再生及抗虫基因转化

用７４１杨［Ｐｏｐｕｌｕｓａｌｂａ（ｐ．ｄａｖｉｄｉａｎａ×Ｐ．ｓｉｍｏｎｉｉ）×Ｐ．ｔｏｍｅｎｔｏｓａ）］试管植株无菌叶片作外植体，经研究，筛选了诱导不定芽分化、增殖和生根培养基；暗培养５～１５ｄ能提高不定芽分化的诱导率。无根或生根试管植株两类叶片均可用作外植体。建立了７４１杨最佳转化和再生系统。用含有完全改造的Ｂｔ基因表达载体ｐＢ４８．７转化优良杨树新品种－７４１杨，经在含有卡那霉素培养基上选择和ＰＣＲ检测已获得初步确定的转基因植株。

转基因741杨对桑天牛的抗性鉴定

利用树上套笼接虫方法 ,对 18个转Bt基因和凝集素基因的 74 1杨无性系进行了抗桑天牛特性鉴定 ,初步确定了P10、CC11、CC2 5、CC5 3等 4个抗天牛无性系和 1个轻感天牛无性系P2 2。

转双抗虫基因杂种 741毛白杨的研究(英文)

用部分改造后的苏云金芽孢杆菌 (Bt)杀虫蛋白基因和慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因A构建了植物表达载体。然后通过根癌土壤杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens (SmithetTownsend)Conn .)介导将此表达载体上的双抗虫基因转入杂种 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode +P .simoniiCarr.)×P .tomentosaCarr.]获得了一批抗卡那霉素的转化再生植株。用杨扇舟蛾 (Closteraanachoreta (Fabricius) )进行虫试的结果表明有 3株抗虫杨树 ,其中有1株杨树的叶片可使试虫在 6天内的死亡率达 90 %以上 ,而且存活幼虫的生长发育受到了明显的抑制。PCR检测及基因组DNASouthern杂交分析的结果都表明Bt杀虫蛋白基因和API基因已整合到以上 3株抗虫杨树的基因组中 ,而且表现为单拷贝整合。用Bt毒蛋白抗血清进行滤膜免疫反应及ELISA检测结果表明 3株转基因杨树都有Bt杀虫蛋白的表达 ,表达量约占叶总可溶性蛋白的 0 .0 15 %。这是国内外首次报道用双抗虫基因获得的抗虫 741毛白杨植株。

转双抗虫基因741杨的抗虫效应及其规律研究

通过室内饲虫试验 ,应用昆虫的总死亡率、各龄期死亡率、各龄历期及发育速率、昆虫体重增长速率等指标 ,测定了转双抗虫基因 74 1杨的抗虫性。研究结果表明 ,转基因抗虫杨不同株系对昆虫的致死效应有显著差异 ;不同昆虫种类和同一昆虫幼虫的不同龄级对转基因杨株系的敏感性有明显差异 ,4种测试昆虫的敏感性强弱依次为 :杨小舟蛾 >美国白蛾 >杨扇舟蛾 >舞毒蛾 ,随着昆虫幼虫龄级的增加 ,昆虫对转基因杨株系的敏感性逐渐降低 ;高抗虫株系主要表现为对低龄幼虫的强致死作用 ,中等抗虫株系表现为对各龄幼虫稍低的但是持续的致死效应 ;各转基因杨株系对测试昆虫的生长和发育都有明显抑制作用 ,可导致昆虫的发育历期延长、发育速率和体重增长速率降低。

转基因741杨抗虫性研究

采用群体和单体饲养的方法,用转双抗虫基因741杨叶片饲养舞毒蛾和美国白蛾幼虫,测定其死亡率、各龄期的发育速率、体重增加速率和取食效率。结果表明:4个转双抗虫基因的741杨株系对舞毒蛾和美国白蛾均有明显抗虫效果,主要表现为对低龄幼虫的毒杀作用和对高龄幼虫生长发育的抑制作用。用转抗虫基因杨树叶片饲养的昆虫幼虫死亡率均高于对照,最高可达100%,而且,可导致存活幼虫的不正常的发育,使其发育历期明显延迟,发育速率、体重增加速率和取食增长率均显著降低。

转双抗虫基因741杨节肢动物群落生态安全性评价——转基因741杨对节肢动物群落空间结构的影响

应用群落抽样调查方法,在田间试验林,调查比较研究了转双抗虫基因741杨不同抗虫株系节肢动物群落的垂直结构和组成,发现转基因植株和土壤节肢动物亚群落对抗虫基因的灵敏性较高,且优于对照741杨。其中高抗虫741杨植株亚群落结构较为合理。而土壤节肢动物群落则以中等抗虫株系为好。转双抗虫基因741杨地表层和灌草层节肢动物群落多样性、均匀度指数高,优势集中性指数低,稳定性较强,且3个转双抗虫基因741杨株系群落之间差异不大。综合分析表明,转双抗虫基因741杨对节肢动物群落垂直结构具有一定的正面效应。

转基因741杨林节肢动物群落结构的研究

研究了不同抗虫性的转基因 74 1杨节肢动物群落的组成结构及节肢动物群落、害虫亚群落、天敌亚群落的丰富度、优势度、均匀度和多样性指数 ,并对不同抗虫性转基因 74 1杨的节肢动物群落进行相似性分析 .结果表明 ,转基因74 1杨能明显降低群落中食叶害虫的数量 ,同时 ,使群落中食叶害虫优势种的优势度降低 .随抗虫性的增强 ,害虫亚群落的多样性指数和均匀度有不同程度的增高 .不同抗性的转基因 74 1杨 ,抗性越强所形成的节肢动物群落与未转基因节肢动物群落的相似性越低 .

转不同抗虫基因741杨的抗虫选择性

以转抗虫基因(BtCry3A)741杨7个株系和转双抗虫基因(BtCrylAc+API)741杨2个株系为材料,从分子生物学检测、毒蛋白的表达、抗虫性检测3个方面,研究转不同Bt基因741杨对不同类型害虫的抗虫选择性。结果表明:2种Bt抗虫基因分别在转基因741杨不同株系中稳定存在。转BtCry1Ac的2个株系毒蛋白含量分别为0.0127%和0.0099%,具高抗虫性的株系pb29的毒蛋白含量高于中等抗虫性的株系pb17。转BtCry3A基因的5个株系毒蛋白含量为0.0678%～0.1521%,不同株系间存在一定差异。BtCry3型的毒蛋白表达量非常高,是BtCry1型的10倍。用对鳞翅目害虫具高抗虫性和中等抗虫性的转双抗虫基因(BtCrylAc+API)741杨株系叶片饲养鞘翅目害虫柳蓝叶甲,幼虫死亡率达到28.4%～42.8%,转基因株系与未转基因的对照没有明显差异。用转BtCry3A基因741杨不同株系叶片饲养柳兰叶甲幼虫,均表现出高抗虫性,死亡率在2天之内均可达到100%;而饲养杨扇舟蛾幼虫,死亡率为0～42.86%,未表现出明显抗虫性,与未转基因对照没有明显差异。

转双抗虫基因741杨节肢动物群落营养结构及生态位变化

转双抗虫基因741杨(简称转基因741杨)节肢动物群落中,基位物种的植食性昆虫丰富度显著降低,但中性节肢动物丰富度却明显增加。高抗和中抗的节肢动物群落中位物种和顶位物种较之对照有所增多。转基因741杨节肢动物群落的害虫功能团,其优势状况,与对照相比有所改变:天敌优势度高于对照,中性节肢动物丰富度增加,并在天敌-害虫的营养链中起着重要的调控作用。鳞翅目害虫的空间生态位宽度最小,其它各功能类群的生态位宽度较大;捕食性和寄生性天敌与鳞翅目害虫的生态位重叠均较小,而与腐生和游逛种类的生态位重叠较大;各类害虫之间、捕食性天敌与寄生性天敌之间亦存在激烈竞争。转基因741杨对寄生性天敌和捕食性天敌在利用时间资源上有正作用。各种功能类群的时-空二维生态位宽度和生态位重叠均不如单维生态位宽度和生态位重叠值大,但抗性株系天敌类群对环境的适应性优于对照。

转基因741杨节肢动物群落主要害虫及天敌的动态变化

在时间序列过程中,转基因741杨对目标害虫鳞翅目食叶害虫表现出持续的抗性,其数量明显减少,高抗和中抗741杨之间差异不大。研究表明,转基因741杨对目标昆虫和非目的植食性害虫存在负效应,而对天敌和中性节肢动物组成和发生无明显负作用。因而在制定害虫综合治理策略和途径上宜采取与对照741杨不同的措施,抗性株系应以生态调控为主。

741杨生长与木材品质特性

对741杨的生长节律、细胞壁化学组成、解剖结构、物理力学性质进行观察和测定。结果表明:741杨生长持续期长,生长速度快,株高、茎粗和单株材积生长量在生长旺季具有速生的特点;在扫描电子显微镜下观察,741杨纤维细胞壁较薄,断面形状多为圆形或多边形,导管多为孔纹型导管,木射线为单列;741杨茎细胞壁中S-木质素含量明显高于G-木质素,随着树龄的增加,S-木质素的含量逐年增加。741杨基本密度小于毛白杨成熟材,体积干缩率在杨属中处于较低水平,抗弯强度与同类型杨树木材相比处于较高水平,冲击韧性按我国主要用材树种冲击韧性大小的分类属中等。741杨可广泛应用于绿化、建筑、家具、胶合板、造纸等行业。

转双抗虫基因741杨不同月份嫩枝扦插苗木质量对比研究

试验对转双抗虫基因741杨在不同月份嫩枝扦插的假植苗的生长指标、水分状况、营养状况、原生质膜透性等方面进行了比较分析。结果表明,5月份扦插的苗木生长最快,但苗木分化较大,苗高变异系数达到33 17%,基茎变异系数达到40 04%。随着时间推移,苗木生长量降低,但变异系数减小,苗木生长也变得较为整齐。在自然状态下,不同月份扦插的苗木保水能力存在差异,扦插越早的苗木保水能力越强,越冬受低温伤害越轻。不同月份扦插的苗木失水后恢复生长能力也存在差异,5月份苗木质量较好,在失水5d后仍具活力。

转基因741杨与非转基因741杨木材物理力学性质差异

本研究对田间试验林中8年生转基因741杨与非转基因741杨木材物理力学性质进行了对比分析。结果表明,转基因741杨的横纹抗压比例极限应力除了全部弦向略低于非转基因741杨外,干缩性、抗弯强度、顺纹抗压强度转基因741杨均高于非转基因741杨。除了干缩性差异不显著外,大部分性质差异显著,均达0.01极显著水平。抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和木材横纹全部径向抗压极限应力差异达0.01极显著水平。绝干密度、弦面握钉力和冲击韧性差异达0.05显著水平。其余性质的差异并不显著。

转基因741杨与非转基因741杨木材化学组成与化学性质研究

对转基因741杨与非转基因741杨木湿心材化学组成与化学性质进行测定与分析,旨在为生产加工提供基础数据。结果表明:各项化学组分含量和化学性质在2种杨木树干的不同部位间均存在不同程度的变异。聚戊糖、木质素、冷水抽出物、热水抽出物、1%NaOH抽出物和苯醇抽出物在杨树的平均含量中,转基因741杨分别较非转基因741杨高5.38%,3.41%,76.96%,19.33%,4.16%和51.05%;非转基因741杨与转基因741杨在pH值、酸缓冲液、碱缓冲液和总缓冲液中在杨树不同部位总体表现为上部明显高于中部和下部,而与UF胶的固化时间在2基因型杨树间上部、中部和下部间没有明显差异;且转抗虫基因杨木湿心材的化学组成和化学性质在同一棵树内的变异比非转抗虫基因的大。

741杨离体快繁和叶片再生体系的建立

选用741杨的茎段和生根组培苗叶片为外植体,采用不同浓度组合的BA和NAA对741杨的离体快繁和叶片再生体系进行了研究。结果表明:741杨芽增值的最佳培养基为MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L;最佳生根培养基为MS+IBA 0.3 mg/L;741杨叶片不定芽诱导的最佳培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L。试验还研究了不同着生位置的叶片以及叶片在培养基上的放置方式对741杨叶片再生的影响。

转不同rol基因741杨株系相关性状比较分析

对已转入rolB、rolC基因741杨株系进行分子检测,并对其根系生长状况、苗高、叶绿素a和b、叶绿素荧光以及内源激素等指标进行测定。结果表明,转rolB、rolC基因741杨各株系发根率、发根量均高于未转基因对照。转rolB基因741杨株系苗高与对照无显著差异,叶绿素a、b含量上升,Fv/Fm、PI值下降,IAA、ZT含量上升,ABA含量下降。转rolC基因741杨各株系顶端优势减弱,植株矮化,叶绿素a、b含量降低,Fv/Fm、PI值下降,IAA、ZT、ABA含量上升。总体比较,转rolB基因741杨株系生根率,叶绿素a、b含量,PI值、ZT和IAA含量均高于转rolC基因741杨株系。

741杨双Bt基因的遗传转化及转基因株系的抗虫性

以含有Cry3Aa基因的重组质粒pBCC3为基础,利用PCR和DNA重组技术,从pBCC3中克隆出抗虫基因Cry3Aa,将其正向插入载体pCAMBIA1305的CaMV35S启动子和NOS终止子之间,构建成pCAMBIA1305-Cry3Aa植物表达载体,并导入根癌农杆菌EHA105。采用农杆菌介导的遗传转化法,将Cry3Aa基因转入已转Cry1Ac+API基因的741毛白杨无性系pB29中,获得转双Bt基因的741杨。在含潮霉素的培养基中进行多次继代筛选,获得抗性稳定的无性系9个,编号为pCCA1—pCCA9。采用特异引物分别对转基因植株进行PCR检测,结果显示Cry1Ac基因稳定存在于pB29中,Cry3Aa基因已整合到各无性系的基因组DNA中。ELISA毒蛋白检测,转基因株系都有Cry1Ac和Cry3Aa杀虫蛋白表达。用转基因植株叶片进行柳蓝叶甲(鞘翅目)和美国白蛾(鳞翅目)室内饲虫试验结果表明,转基因植株具有双抗性。根据对测试昆虫的致死率划分高中低3个抗性水平,其中pCCA2,pCCA5,pCCA6,pCCA9具有双高抗;pCCA3,pCCA4和pCCA7对柳蓝叶甲表现出中、低抗性,对美国白蛾则高抗;而pCCA1表现对美国白蛾的极低抗性,对柳蓝叶甲则高抗。

新育优良无性系741杨特性分析

741杨是以银白杨×(山杨+小叶杨)杂种为母本,以毛白杨为父本有性杂交选育的单株无性系。经过区域试验和性状测定,表明741杨具有速生、优质的特点。4—9年平均单株材积超过普通毛白杨240％,超过易县毛白杨12—169％;树干通直、圆满,木材基本密度、顺纹抗压强度、抗弯曲强度、硬度等均显著优于易县毛白杨。还对741杨的适生特性进行了分析。