基因组学与生物技术
(
网络版
), 2018
年
,
第
7
卷
,
第
1-11
页
Jiyinzuxue Yu Shengwu Jishu (Online), 2018, Vol.7, 1-11
2
从树木基因组学和生物技术育种技术的发展方向来看，转基因技术必将对林木遗传育种带来革命性的
突破。但是，木本植物离体可培养的种类少，缺乏高效的遗传转化平台，以及与树木抗性、材质相关的功
能基因有限，必将大大限制树木生物技术育种的发展。因此，建立树木生物技术育种的遗传资源平台、分
子技术平台和生物信息平台，显得十分迫切。
本研究根据树木生物技术育种的现状，就加快树木生物技术育种进行了思考，提出来未来树木生物技
术育种的发展方向。
1
林木转基因受体系统
迄今已有组织培养体系的林木已达百余种，如松属、杉属、桉属、杨属的许多种以及泡桐、银杏、枣、
茶、棕榈、咖啡和椰子等，其中杨树、辐射松和北美黄杉等试管苗已经大面积应用于生产中
(
侯炳柱等
, 2010)
。
杨树基因组测序获得成功后，随后葡萄、桉树等相继完成。然而，由于林木作为研究材料的局限性，如难
以在实验室操作及具有较长的生长周期等，大大阻碍了林木分子生物学的研究。随着不断的研究积累，科
学家们发现拟南芥在林木分子生物学研究中的重要作用，林木的许多功能基因可以在拟南芥中进行同源追
踪和功能验证。即便是林木所具有的独特现象如次生木质部的发育和休眠现象也能从拟南芥上找到依据，
因此，针对木本植物生长周期长的局限，拟南芥成为为林木分子生物学研究的辅助手段，甚至可以直接作
为林木发育分子机理研究的实验模型。
目前，已经有科学家在拟南芥中研究维管组织和木质部的形成机理，并根据此研究从杨树中克隆出了
同源基因
(Moyle, 2002)
；在拟南芥中研究木纤维细胞形成和木质化的木纤维细胞
(Zhong and Ye, 2004;
Le-Yadun et al., 2005)
；科学家们在拟南芥中发现了至少
10
个编码纤维素合成酶催化亚基的基因，其中，有
些基因与初生细胞壁的形成有关，而另一些基因则与木质部次生壁的形成有关
(Doblin et al., 2002)
；利用拟
南芥中已经研究的花发育基因来转导林木
(Weigel and Nilsson, 1995; Rottmann et al., 2000)
；研究休眠相关的
因子
(Bagnall et al., 1995)
等。
随着杨树功能基因组研究的开展，如何利用拟南芥功能基因组研究的成果和研究模型的优势加快林木
分子生物学研究，是林木遗传育种研究的重要课题。拟南芥作为模式植物具有易于进行实验操作的优点，
这恰恰是林木作为实验材料最大的弱点。所以，我们应该利用已经在拟南芥中研究的功能基因，特别是与
林木的特异性相关的基因，然后在杨树等林木模式植物中进行同源克隆，找出这些基因在在杨树中的表达
模式，为杨树中的基因功能研究提供简单便捷的思路；然后，利用基于杨树
EST
序列或基因组序列的基因
芯片检测杨树木质部等发育过程的基因表达，筛选出林木独特发育过程所涉及的基因，再利用生物信息学
手段搜索拟南芥的同源基因序列，结合基因敲除手段获得相应的拟南芥突变体，为尽快研究该同源基因对
植物的影响提供实验材料，最终为在杨树上开展相关功能研究提供重要的思路。
最近几年，瑞典的
Umeå
植物科学中心
(UPSC)
联合运用拟南芥和杨树模型，在林木分子生物学研究中
获得许多重要进展，他们已经在杨树基因表达谱检测和杨树功能基因组研究等方面做了大量工作，取得了
—
批重要成果。借鉴林业发达国家的一些经验，特别是合理地运用拟南芥模型，建立林木与拟南芥的联合
研究体系，是开展林木分子生物学研究的重要思路
(
金群英等
, 2009)
。
2
林木转基因方法
基因工程不仅为林木带来新的基因型，而且加快了科学家们研究林木基因的表达。目前，应用于林木
转基因工程的转化方法主要是以下
4
种方法：农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪法和原生质体瞬时转
化法。
其中农杆菌介导法是目前使用最多、机制最清楚、技术最成熟以及成功实例最多的方法，通过农杆菌
介导的基因转移系统，一些外来的基因已经被成功地转入木本植物中
(Fillatti et al., 1987; Klopfenstein et al.,
1993; Wenck et al., 1999; Walter and Grace, 2000)
。
80
年代初，我国学者周光宇成功地将外源海岛棉
DNA
导入陆地棉，培育出抗枯萎病的栽培品种，正式
在我国创立了花粉管通道法
(
周光宇等
, 1988)
。与其它方法相比，花粉管通道法有许多优点，尤其是其转化
