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
4
表达
(Riemenschneider and Haissig, 1991)
，发现转
rbcS
基因的杨树对除草剂耐受性显著提高
(Donahue et al.,
1994; Karnosky et al., 1997)
。林木中抗除草剂基因还有
aroA
基因，除此之外，还有一些从细菌中克隆的
bar
基因
(Devillard, 1992)
以及从拟南芥中克隆的
crs1
-1
基因已经被导入到林木中
(Ahuja, 2001)
。
3.3
抗逆基因工程
植物对干旱、盐碱、抗冻以及抗涝等的反应是复杂的多元应答系统，其生理过程受多基因控制。近年
来，人们对逆境胁迫下植物的抗氧化系统进行了深入的研究，已确定该系统由一些能清除活性氧的酶系统
和抗氧化物组成，如超氧化物歧化酶
(SOD)
、过氧化物酶
(POD)
、过氧化氢酶
(CAT)
和抗坏血酸
(AsA)
等。
3.3.1
抗旱及抗盐碱
在干旱胁迫下林木自身的调控基因和功能基因均被诱导表达。干旱胁迫应答基因编码蛋白
——LEA
蛋
白是一类重要的脱水素，具有高度亲水性。能够保护细胞免受水分胁迫的伤害。
Chang
等
(2010)
从遭受水分
胁迫的火炬松根的
cDNA
文库中分离出
JpLP5
，该基因可能编码细胞壁增厚蛋白，防止植株脱水萎蔫。欧洲
水青冈
(
Fagus sylvatica
)ABA
响应基因
FsDhnl
编码晚期胚胎富集蛋白
LEA
，在欧洲水青冈种子干燥的条件
下，
LEA
蛋白受诱导特异表达，表明
FsDhnl
是一个干旱诱导基因
(Jiménez et al., 2008)
。杨传平等
(2001)
通过
根癌农杆菌介导法将外源基因
Bet-A
导入小黑杨
(
Populus simonii
×
P. nigra
)
并获得转基因植株。樊军锋等
(2002)
用双价耐盐基因
mtlD
/
gut2DL
转化
84K
杨，获得
3
株抗
NaCI
的转化植株。邹维华等
(2004)
用反义磷脂酶
D7 (
Anti-PLD7
)
基因转化美洲黑杨
G2
，大大提高了
G2
植株的耐盐性。
3.3.2
抗冻
植物响应适应低温胁迫有依赖
ABA
和非依赖
ABA
两种途径。
Kayal
等
(2006)
从冈尼桉
(
Eucalyptus gunnii
)
中分离出
EguCBFla
和
EguCBFlb
基因，发现其编码的
CRT/DRE
结合因子对低温胁迫有响应。
Puhakainen
等
(2004)
从白桦中克隆出
Bplti36
基因，发现在低温处理下
Bplti36
转录水平显著上升。白桦脂肪酸生物合成基
因
BpFAD3
、
BpFAD7
和
BpFAD8
，参与了亚油酸
(18: 2)
转变为
α-
亚麻酸
(18: 3)
的过程：低温诱导了
BpFAD3
和
BpFAD8
的表达，但却抑制
BpFAD7
的表达，使
α-
亚麻酸
(18: 3)
含量增高，脂肪酸不饱和性增加，从而提
高白桦的抗寒能力
(Martz et al., 2006)
。
Foyer
等
(1998)
用拟南芥的
Fe-SOD
基因转化杨树，发现转基因杨树不
仅叶绿体中
Fe-SOD
活性高于对照
5~8
倍，而且杨树的抗冻性也明显提高。
3.3.3
抗涝
Ramandeep
等
(2001)
根据已报道的
VHb
氨基酸序列合成
DNA
探针杂交筛选
Vitreoscilla
的基因库，得到了
含有
vgb
基因的
1.4 kb DNA
片段；
Khosla
和
Bailey (1988)
也用类似的方法克隆了
vgb
基因，他们还测定了
vgb
基因的核酸序列，结果与之前所报道的
VHb
氨基酸序列具有较高的一致性。
Mao
等
(2003)
将
vhb
导入了矮牵
牛，发现
vhb
的表达明显促进了淹水和缺氧条件下矮牵牛的生长。此外，
Haggman
等
(2003)
将
vgb
基因成功
地导入了欧洲山杨
×
美洲山杨
(
Populus tremula
×
P. tremutoides
)
。
3.3.4
其它
杨树中分离到的
PtdMTPl
以及白桦中分离的
MRP4
等基因对于阐明树木抗环境污染的机制有重要意义。
Blaudez
等
(2003)
从杨树中获得
PtdMTPl
基因，该基因能够帮助植物解除
Cd
和
Zn
胁迫，并且对抑制
Co
、
Mn
和
Ni
等重金属的富集有一定效果。
Keinanen
等
(2007)
从白桦中得到的耐重金属基因
MRP4
在根部和芽部的表
达量显著上升，参与消除重金属
Cu
对生物的毒性。
Gallardo
等
(1999)
将松树胞质谷胱苷肽合成酶基因通过农
杆菌介导法转入杂种杨
(
P. tremula
×
P. alba
)
株系
INRA7171-B4
并获得表达。
3.4
材性改良基因工程
林木基因工程的一个重要目标是，改变木质素的成分但不影响树木结构的稳定性及其抗菌性能，并且
可以萃取出更多的木质素。采用基因工程手段调控与材质相关的基因的表达，可以有效地改变木质素的组
成并且降低木质素含量，培育出新型能源品种，可以从根本处降低造纸成本，并减少环境污染。
科学家们分别从毛果杨
(
Populus trichocarpa
)
、美洲山杨
(
Populus tremuioides
)
以及火炬松
(
Pinus taeda
)
中克隆出了与木质素生物合成途径关键酶相关的基因
PtCOML
、
F5H
、
4CL
、
CCR
、
CCoAOMT
和
CAD
等
