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
3
不需要经过组织培养，这为那些上不具备高效稳定的组培再生体系的木本植物的转基因研究提供了便捷的
途径。但是，该技术也存在一定的缺点，如只能局限于开花时间应用、影响因素较多、技术体系尚不完善
等，尽管有一些未解决的问题，花粉管通道法仍是值得研究利用的转化系统
(
张广平和邹学校
, 2007)
。
McCown
等
(1991)
首次利用基因枪法来进行树木的遗传转化，他用放电式基因枪对银白杨
×
大齿杨进行
了遗传转化，并获得了转基因植株。目前，已经有多个树种通过基因枪法获得了转基因植株，如蓝桉
(
Eucalyptus globules
) (Serrano and Rochang, 1996)
、挪威云杉
(
Picea abies
) (Bishop-Hurley et al., 2001)
和桉树
杂种
(
Eucalyptus grandis
×
E. urophylla
) (Sartoretto et al., 2002)
等。
Lin
等
(2014)
在
Nature
上发表了林木的原生质体瞬时表达体系。该方法首先要获得高效的原生质体分离
效率，研究者以经典的
TEAMP
方法为基础进行改进，使正在分化木质部的茎分离获得原生质体的效率大大
提高，可以达到
2.5 ×107 /g
。然后就可以用含有外源基因的质粒对其进行转化。该方法从分离原生质体到
后续的转化用时不超过
1 h
，而且同时可以做
10
个样品，转化效率高达
96%
，是木本植物功能基因组研究的
快捷高效的方法，为木本植物功能基因组的研究提供了一个新途径。
3
林木转基因研究方向
Yamamoto
等
(1988)
从黑松
(
Pinus thunbergil
)
中克隆了首个来自林木的基因
——
核酮糖二磷酸羧化酶基
因。美国于
1998
年通过了抗病毒转基因番木瓜
(
Carica papaya
)
商品化的决议
(Gonsalves, 1998)
，我国于
2006
年底批准抗环斑病
(PRSV)
转基因番木瓜获得商业化种植
(
/)
。据不完
全统计，全球范围内已对近百个树种进行了遗传转化研究。其中杨树
(
Populus
spp.)
、番木瓜
(
Caricaceae
)
、
松树
(
Pinus
spp.)
、柳
(
Salix
spp.)
、核桃
(
Juglus
)
、苹果
(
Malus
)
、樱桃
(
Prunus
)
、香樟
(
Camphora
)
、悬铃木
(
Plantnus
)
、桉树
(
Eucalyptus
spp.)
和云杉
(
Picea
spp.)
等转基因植株已进入田间试验阶段或已批准商品化
(
刘海
涛等
, 2009)
。转基因技术克服了杂交育种中物种间不亲和的现象。目前，林木中的转基因主要包括抗虫害
基因、抗除草剂基因、抗逆性基因、与木材相关的基因以及与生育相关的基因等。而基因来源可以是植物，
也可以是低级微生物，病毒甚至可以来源于动物。
3.1
抗病虫基因工程
在全世界范围内，有超过
210
个田间试验站种植转基因林木，绝大多数为杨树、松树、枫香树和桉树，
仅中国就种植有
300~500 hm
2
约
140
万株抗虫的转基因杨树
(
陆钊华和徐建民
, 2005)
。在木本植物上应用较多
的抗虫基因可分为
6
类：苏云金杆菌杀虫晶体蛋白
(
Bt
)
基因、昆虫蛋白酶抑制剂基因、豇豆胰蛋白酶抑制剂
基因
(
cpti
)
、系统肽基因、昆虫特异性神经蝎毒素基因
(
AaIT
)
和植物凝集素基因
(
lectin
) (
刘海涛等
, 2009)
。
Shin
等
(1994)
利用发根农杆菌成功将
Bt
基因导入到了落叶松植株中。许多科学家已经在杨树中对蛋白
酶抑制基因进行了大量研究，发现其能够增加植株的防虫功能，科学家们将番茄的
Pin2
基因转到杨树中，
发现该植株对鳞翅目幼虫有一定的抗性
(Klopfenstein et al., 1993; Lepléet al., 1995; Heuchelin et al., 1997)
。还
有来自于土壤微生物
Bacillus thuringiensis
(
Bt
)
的抗虫基因
cry1A
和
cryIIIA
，经过
35S
启动子在杨树中启动
表达后，杨树表现出对鞘翅目幼虫具有一定的杀虫活性
(Cornu et al., 1996)
。我国郝贵霞等
(2000)
成功地将
cpti
基因转入毛白杨
(
Populus tomentosa
)
，并进入大田检查阶段。
从林木上克隆的抗病基因主要有
2
类：抗病毒基因和抗菌基因。目前使用的抗病毒基因只有杨树花叶
病毒外壳蛋白
(PMV CP)
基因、洋李痘病毒的外壳蛋白
(PPV)
基因和黄瓜花叶病毒外壳蛋白
(CMV CP)
基因等
少数几种
(
陆钊华和徐建民
, 2005)
。
Scorza
等
(1994)
将番木瓜
(
Caria papaya
L.)
环斑病毒
(PRV)
外壳蛋白基因
导入欧洲李中。
Liang
等
(2001)
将来自小麦的草酸氧化酶基因导入杨树，提高了转基因植株的抗真菌能力。
Kovalyova
等
(2007)
从樟子松中分离获得了长度为
252 bp
的防御素基因
PsDeF1
，其具有广谱、高效的抗微生
物活性。
3.2
抗除草剂基因工程
Fillatti
等
(1987)
首先将草甘膦抗性基因通过根癌农杆菌导入到杨树
NC5339
无性系，所获得转基因植株
获得了除草剂抗性。科学家们在从豌豆以及大豆中克隆出
rbcS
之后，也开始研究该基因在杨树中的转基因
