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
5
(Doorsselaere et al., 1995; Sibout et al., 2002; Li et al., 2005; Bhuiya and Liu, 2009)
。
Ko
等
(2006)
从欧洲山杨
×
毛白杨杂交杨
(
Populus tremula
×
Populus tomentosa
)
中克隆到一个锌指因子基因
PtaHB1
，并且证实了该基因
调控维管组织分化。
Samuga
和
Joshi(2002)
在美洲山杨中发现参与植物纤维素合成的基因
PtrCSLD2
。
Johnson
和
Douglas(2007)
发现
MONOPTEROS(MP)/AUXIN
响应因子
PoptrMP1
和
PoptrMP2
均与维管组织的发育有
关，其中
PoptrMP1
主要在毛果杨次生木质部表达，
PoptrMP1
的过量表达将导致其作用的下游靶基因转录
量提高
2~4
倍。
Sonoda
等
(2009)
发现赤桉
(
Eucalyptus camaldulensis
)
转录因子
HD-Zip class
Ⅱ的
EcHB1
基因与
植株的纤维形成有关。近来也有研究表明
MYB
转录因子
PtrMYB3
和
PtrMVB20
及
NAC
转录因子
PtrWND2B
和
PtrWND6B
与纤维素和木质素的生物合成有关，并与木材形成有关
(McCarthy et al., 2010; Zhong et al., 2010)
。
3.5
生殖发育基因工程
林木生长周期比较长，并且生殖发育滞后，而这正是果树以及林木育种所需要解决的问题。基因工程
的另一个应用即是调控林木生殖发育。
目前已从美洲山杨
(
Populus tremuloides
)
、辐射松
(
Pinus radiata
)
、巨桉
(
Eucalyptus grandis
)
、黑云杉
(
P.
Mariana
)
、挪威云杉
(
Picea abies
)
和苹果
(
Malus domestica
)
中分离出一些与花形成和发育相关的基因
——
MYB
、
PTM
、
PMADS2
、
PTLF
、
PRFLL
、
NEEDLY
和
FT2
，为通过基因工程技术来进行林木的开花调
控，缩短其开花周期，获得提早开花或花期不育的转基因新品种打下良好基础
(Mellway et al., 2009)
。美洲
山杨的花发育基因
PTM3/4
能在转基因烟草、拟南芥以及美洲山杨中参与季节性的开花调节
(Cseke et al.,
2005)
。
Dornelas
和
Rodriguez(2006)
运用
Northern
杂交和原位杂交技术研究并发现雪松
(
Cedrela fissilis
)
FLOR/CAULA/LEAFY
同源基因
CfLFY
主要集中在花分生组织和花芽中表达，并且参与雪松的开花调控。
各种与花调控相关的
MADS-box
基因已经在光皮桦
(
Betula pendula
)
中被鉴定出来，并且在烟草和光皮桦中
进行过表达
(Elo et al., 2001)
。在光皮桦
(Elo et al. 2007)
以及苹果
(Flachowsky et al. 2007)
中发现
FRUITFULL
(
FUL
)
同源的
BpMADS4
基因的过表达能够使植物的花期大大提前
(Flachowsky et al., 2009)
。
3.6
其它
在杨树、松树和桉树的相关研究中，通过转录组和蛋白质谱也鉴定出许多与次生生长相关的基因，这
些基因在早晚材形成
(Le Provost et al., 2003; Egertsdotter et al., 2004)
、幼龄材与成熟材发育
(Le Provost et al.,
2003)
、秋叶衰老
(Bhalerao et al., 2003; Andersson et al., 2004)
、木质部分化
(Lorenz and Dean, 2002)
以及不定
根发生
(Kohler et al., 2003)
等过程中有显著的表达变化。拟南芥内源葡聚糖酶
GELl
基因在杨树中的过量表达
能显著增加树高、叶面积、树干直径和纤维素
/
半纤维素含量
(Shani et al., 2004; Park et al., 2004)
。
4
存在问题及展望
转基因技术在林木基因组研究中取得了巨大的成功，近年来，很多转基因植物都进入到了田间试验阶
段。转基因技术的关键是解决常规育种方法解决不了的问题，创造新品种，但转基因技术并非万能的，在
转基因高速发展的同时，其向环境释放后的生态安全问题也越来越受到人们的备受关注。目前的大部分研
究都是集中在林木有商业价值性状的转化和鉴定上面，我们需要进一步对生态和物种的安全性进行分析，
如利用基因工程的手段来研究林木的不育基因，或在林木中研究基因删除技术以及其它的技术来解决转基
因的安全性问题。
林木基因工程在发展过程除了安全性问题之外，还有许多其他问题制约着其发展。首先是目前还没有
很好的基因转移平台，并且组织培养系统的效率非常低下，这几乎是所有木本植物基因工程研究所面临的
问题；其次是缺乏从林木自身克隆而得的目的基因，很多优良基因并未得到有效地利用；最后，外源基因
导入后是否能够长期、稳定地在林木中表达尚不清楚等。所以，我们还需要进行长期的摸索来建立比较稳
定的再生系统和高效率的转化体系。
转基因林木的安全性评估是一个长期而复杂的过程。在多年生的林木中，不稳定的外源基因带来的风
险比一年生植物的更高。我们必需进行长期的持续跟踪研究，才能获得较全面的数据，以评估其大面积释
放的安全性。
