杨树4CL基因调控木质素生物合成的研究
本文为了探讨Ptd4CL3在木质素生物合成的作用及其在基因工程育种中的应用前景，以我国杨树工业用材林优良品种为试材，利用Ptd4CL3基因cDNA开展了基因工程下游研究工作，取得了一些研究结果。
1.利用双元载体pBIN19/RT101，将Ptd4CL3的全长cDNA片段1.6kb，分别反向和正向插入双元载体pBIN19/RT101的CaMV35S启动子之后，构建了该基因的反义和正义表达载体“pBIN19/RT101-AS4CL”和“pBIN19/RT101-S4CL”，并成功地转入了根癌农杆菌GV3101中。
2.以白杨派杂种无性系“INRA717”(P.tremula×P.albacl.‘INRA717-1-B4’)为参照，选择我国杨树工业用材林主栽优良品种107杨(P.canadensiscl.‘Neva’)、108杨(P.canadensiscl.‘Guariento’)、109杨(P.deltoides×P.albacl.‘Mincio’)、110杨(P.deltoides×P.maximowicziicl.‘Eridano’)和111杨(P.canadensiscl.‘Bellotto’)等5个品种(黑杨派或派间杂种无性系)为试材，对其叶片再生体系进行了优化，建立了高效的叶盘法农杆菌遗传转化程序，并获得了经抗Kan生根筛选的正义和反义4CL基因结构的转基因植株进行参试，以白杨派杂种。
(1)以MS为基本培养基附加不同浓度的6-BA、TDZ和NAA，建立了5个参试品种的组织培养扩繁体系，茎段外植体培养基(MS+6-BA0.1mg/L+NAA0.02mg/L)诱导腋芽增殖，生根培养基为[MS(1/2基本盐)+NAA0.02mg/L+IBA0.02mg/L]。
(2)对5个参试品种的叶片再生体系进行了优化，愈伤组织诱导培养基(MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.05mg/L+TDZ0.05mg/L)的诱导效果最好，并建立了高效的叶盘法农杆菌遗传转化程序，利用农杆菌进行遗传转化，获得了经抗Kan(50mg/L)生根筛选的的正义和反义4CL基因结构的转基因植株。
3.利用PCR检测初步筛选出了批量转基因植株，在6个品种上均获得了正义和反义基因结构的转基因植株。对在温室培养10个月的717杨和110杨的转基因植株进行4CL酶活性和Klason木质素分析，与对照植株相比，转基因植株木质部中4CL酶活性降低了10％～50％，木质素含量降低10％～40％，且转基因植株的形态和生长发育未见异常。结果表明，利用反义RNA技术抑制4CL基因表达，能有效降低转基因植株4CL酶活性和木质素含量，并且正义和反义4CL基因机构的转化均引起了转基因植株的4CL酶活性和木质素含量减低，已经筛选出了木质素含量下降10％以上的717杨和110杨的转基因株系。
4.利用717杨转基因植株和对照植株进行RT-PCR反转录分析，正义和反义4CL基因结构的导入，均能导致转基因内源4CL基因的转录产物减少，4CL基因的表达在转录水平上受到了抑制，并且反义基因结构比正义基因结构对基因表达的抑制作用明显。
该研究不仅获得了6个杨树品种的转基因植株，而且为进一步认识木质素生物合成途径提供更丰富的研究信息，也为107杨、108杨和110杨等品种的木质素基因工程改良奠定了理论和实践基础。
杨树;转基因植株;木质素调控;生物合成;基因表达
中国林业科学研究院
博士
林木遗传育种
张绮纹;Douglas
2005
中文
S722.3;Q786
99
2006-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）