黑林1號楊抗病蟲害基因研究

任立，馬金龍

摘要：黑林1號楊是一種人工雜交楊樹品種，以小黑楊為母體，波蘭15A為父體。黑林1號楊根系較發達，生長速度快，且抗旱抗寒性能強，適應性強，是目前東北區域廣泛推廣和種植的楊樹品種。黑林1號楊在生長過程中受病蟲害的影響給其生長和園林綠化、生態環境等造成巨大損失。本文主要對黑林1號楊的病蟲害基因進行研究，將外源抗病蟲害基因導入林地，以培育出新的黑林1號楊品種，以便更好地防治病蟲害對其生長過程的侵害，提高黑林1號楊的生長發育質量。

關鍵詞：黑林1號楊；病蟲害；基因研究

中圖分類號： S792 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.073

楊樹在我國種植面積大，用途廣泛，在經濟發展中起著重要作用。隨著科技發展黑林1號楊雜交楊樹品種誕生，依靠其耐寒耐旱性能廣泛種植于北方區域。黑林1號楊因生長速度快、周期短，容易繁殖，成為我國人工造林面積最大的楊樹品種之一，但是黑林1號楊在生長過程中容易受病蟲害的侵害，對其生長和發育產生不利影響。研究黑林1號楊的抗病蟲害基因是本文的重點。

1 黑林1號楊抗病蟲害基因現狀

黑林1號楊主要抗病蟲害基因有Bt基因、植物凝集素基因和蛋白酶抑制劑基因。其中Bt基因主要是從蘇云金芽孢桿菌中分離出來，在抵抗蟲害時可以形成高濃度的危蟲活性晶體蛋白。昆蟲在食用了這種Bt基因后可腸內轉化為毒性多肽分子，使昆蟲體內細胞產生紊亂，引起昆蟲細胞腫脹和裂解，從而影響昆蟲的繁殖、生長和發育。Bt基因是長期以來廣泛應用于黑林1號楊的抗病蟲害藥物，效果理想。植物凝集素基因是1888年第一次發現的，屬于一種高度異質性的特異糖結合活性蛋白，可廣泛存于植物的不同器官。與Bt的抗病蟲害作用不同，它與Bt形成互補，主要抵抗刺吸式口器害蟲的侵害。而蛋白酶抑制劑基因存在于大多數生物體內，特別是植物種子或莖塊中，它可以使害蟲消化不良，在減少害蟲繁殖代數的基礎上降低害蟲的數量。

2 黑林1號楊抗病蟲害基因研究

黑林1號楊在生長過程中受病蟲害影響嚴重，會給其發育及生態環境造成嚴重危害，如果黑林1號楊在生長過程中經常使用農藥進行病蟲害的防治，會使病蟲害產生抗藥性并發生變異，同時也會對林地產生不良影響。根據生態環境保護需求限制化學用農藥的使用，通過轉基因品種的培育來有效控制病蟲害對黑林1號楊的生長影響。基因轉化品種的研究可以使黑林1號楊的種植面積增大，同時可以控制不同種類的病蟲害，在節約人力和財力的同時減少了環境的污染，有效促進了林業的健康發展。

2.1根癌農桿菌

根癌農桿菌在進行基因轉化時需要著重考慮影響因子之間的作用，本文只研究改變一個影響因子后黑林1號楊的葉片轉化率。預培養對黑林1號楊的遺傳轉化影響非常大，可以減少黑林1號楊在栽培過程中的外部污染，如果幼苗在預培養時有污染源，將會被淘汰。同時預培養也能使幼苗與培養基平整接觸，使黑林1號楊迅速吸收營養基中的營養。隨著預培養時間的增加，黑林1號楊葉片的分化率也在增加，如果黑林1號楊植株有傷口，則不能立即接受農桿菌的侵染，因為農桿菌產生的毒素會導致黑林1號楊死亡，但是經過預培養后，黑林1號楊的抵抗能力增強，傷口會慢慢愈合。預培養的菌液濃度和培養時間也影響遺傳轉化率，適宜的培養濃度和時間可以減少農桿菌對黑林1號楊的毒害，提高黑林1號楊的轉化率。預培養時間過長，會增加幼苗的生長速度，使脫菌困難，植株由于缺氧導致死亡，從而降低轉化率。預培養時間過短會使幼苗傷口不能正常附著農桿菌，降低轉化率。黑林1號楊外植體與農桿菌的共同培養是遺傳轉化率的關鍵，兩者共同培養可以幫助黑林1號楊細胞進行正常分裂，促進農桿菌對黑林1號楊的侵染與轉化。共同培養的時間要長于16天但又不能過長，以避免共同培養時間過長而導致農桿菌在黑林1號楊表面大量繁殖，影響轉化率。共同培養后需要將葉片轉入到脫菌培養基中，以減少假陽性抗性苗的出現比例，并用帶有卡那霉素標記作為基因標記，使其進入到黑林1號楊的細胞中。

2.2 抗性植株的分子生物學檢測

在進行農桿菌轉化時需要PCR檢測以獲得抗性芽，使外源基因達到最理想的生長狀態。外源基因在黑林1號楊染色體上進行整合的最可靠的方法是雜交，在雜交過程中可進行轉化的特異性會形成雜交帶，可以確定選擇。雜交成功后可以將DNA進行稀釋標記，對于標記后成陽性的說明基因已整合到黑林1號楊的細胞中，可以進行選用。將農桿菌進行轉化可以成功的將外源抗蟲害的毒蛋白基因導入黑林1號楊的受體中，為黑林1號楊的遺傳與轉化提供了理論依據，并幫助黑林1號楊在生長過程中抵抗病蟲害的侵害。轉化成功后可以優化黑林1號楊的抗病蟲害遺傳轉化體系，當預培養達到3天時，可以發現轉化到葉片的農桿菌開始變多，繼續培養后在增加卡那霉素的濃度后葉片會有一個修復的過程。轉化后可以利用PCR進行檢測，當有3株抗病蟲害芽出現陽性反應后，可以對其進行DNA對照，當陽性率達到100%時可以證明蜘蛛殺蟲Bt基因蛋白已進入并整合到黑林1號楊的基因組合中。

3 結語

利用蜘蛛殺蟲膚加上Bt毒性蛋白基因對黑林1號楊進行基因遺傳轉化，轉化后再進行檢測，可以探討轉基因外源基因與抗蟲性的關系。在實驗室進行一定數量黑林1號楊的組培苗的繁殖，可以在抗蟲性測試基礎上實現轉基因抗蟲效果，使黑林1號楊在生長發育過程中減少病蟲害的侵害。

參考文獻

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[2]趙自成，韓一凡，蘇雪輝，等.楊樹抗蟲速生新品種特異性及其功能[J].中國林業產業，2006，（11）：53-56.

作者簡介：任立，本科學歷，工程師，研究方向：基層林業生產及技術推廣。