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黑林1号杨抗病虫害基因
摘 要：黑林1号杨是一种人工杂交杨树品种,以小黑杨为母体,波兰15A 为父体.黑林1 号杨根系较发达,生长速度快,且抗旱抗寒性能强,适应性强,是目前东北区域广泛推广和种植的杨树品种.黑林1 号杨在生长过程中受病虫害的影响给其生长和园林绿化、生态环境等造成巨大损失.本文主要对黑林1号杨的病虫害基因进行研究,将外源抗病虫害基因导入林地,以培育出新的黑林1号杨品种,以便更好地防治病虫害对其生长过程的侵害,提高黑林1号杨的生长发育质量.
关键词：黑林1号杨；病虫害；基因研究
中图分类号：S792 文献标识码：A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.073
杨树在我国种植面积大,用途广泛,在经济发展中起着重要作用.随着科技发展黑林1 号杨杂交杨树品种诞生,依靠其耐寒耐旱性能广泛种植于北方区域.黑林1 号杨因生长速度快、周期短,容易繁殖,成为我国人工造林面积最大的杨树品种之一,但是黑林1 号杨在生长过程中容易受病虫害的侵害,对其生长和发育产生不利影响.研究黑林1 号杨的抗病虫害基因是本文的重点.
1 黑林1 号杨抗病虫害基因现状
黑林1 号杨主要抗病虫害基因有Bt 基因、植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因.其中Bt 基因主要是从苏云金芽孢杆菌中分离出来,在抵抗虫害时可以形成高浓度的危虫活性晶体蛋白.昆虫在食用了这种Bt 基因后可肠内转化为毒性多肽分子,使昆虫体内细胞产生紊乱,引起昆虫细胞肿胀和裂解,从而影响昆虫的繁殖、生长和发育.Bt 基因是长期以来广泛应用于黑林1 号杨的抗病虫害药物,效果理想.植物凝集素基因是1888 年第一次发现的,属于一种高度异质性的特异糖结合活性蛋白,可广泛存于植物的不同器官.与Bt 的抗病虫害作用不同,它与Bt 形成互补,主要抵抗刺吸式口器害虫的侵害.而蛋白酶抑制剂基因存在于大多数生物体内,特别是植物种子或茎块中,它可以使害虫消化不良,在减少害虫繁殖代数的基础上降低害虫的数量.
2 黑林1 号杨抗病虫害基因研究
黑林1 号杨在生长过程中受病虫害影响严重,会给其发育及生态环境造成严重危害,如果黑林1 号杨在生长过程中经常使用农药进行病虫害的防治,会使病虫害产生抗药性并发生变异,同时也会对林地产生不良影响.根据生态环境保护需求限制化学用农药的使用,通过转基因品种的培育来有效控制病虫害对黑林1 号杨的生长影响.基因转化品种的研究可以使黑林1 号杨的种植面积增大,同时可以控制不同种类的病虫害,在节约人力和财力的同时减少了环境的污染,有效促进了林业的健康发展.
2.1 根癌农杆菌
根癌农杆菌在进行基因转化时需要着重考虑影响因子之间的作用,本文只研究改变一个影响因子后黑林1 号杨的叶片转化率.预培养对黑林1 号杨的遗传转化影响非常大,可以减少黑林1 号杨在栽培过程中的外部污染,如果幼苗在预培养时有污染源,将会被淘汰.同时预培养也能使幼苗与培养基平整接触,使黑林1 号杨迅速吸收营养基中的营养.随着预培养时间的增加,黑林1 号杨叶片的分化率也在增加,如果黑林1 号杨植株有伤口,则不能立即接受农杆菌的侵染,因为农杆菌产生的毒素会导致黑林1 号杨死亡,但是经过预培养后,黑林1 号杨的抵抗能力增强,伤口会慢慢愈合.预培养的菌液浓度和培养时间也影响遗传转化率,适宜的培养浓度和时间可以减少农杆菌对黑林1 号杨的毒害,提高黑林1 号杨的转化率.预培养时间过长,会增加幼苗的生长速度,使脱菌困难,植株由于缺氧导致死亡,从而降低转化率.预培养时间过短会使幼苗伤口不能正常附着农杆菌,降低转化率.黑林1 号杨外植体与农杆菌的共同培养是遗传转化率的关键,两者共同培养可以帮助黑林1 号杨细胞进行正常分裂,促进农杆菌对黑林1 号杨的侵染与转化.共同培养的时间要长于16 天但又不能过长,以避免共同培养时间过长而导致农杆菌在黑林1 号杨表面大量繁殖,影响转化率.共同培养后需要将叶片转入到脱菌培养基中,以减少假阳性抗性苗的出现比例,并用带有卡那霉素标记作为基因标记,使其进入到黑林1 号杨的细胞中.
2.2 抗性植株的分子生物学检测
在进行农杆菌转化时需要PCR 检测以获得抗性芽,使外源基因达到最理想的生长状态.外源基因在黑林1 号杨染色体上进行整合的最可靠的方法是杂交,在杂交过程中可进行转化的特异性会形成杂交带,可以确定选择.杂交成功后可以将DNA 进行稀释标记,对于标记后成阳性的说明基因已整合到黑林1 号杨的细胞中,可以进行选用.将农杆菌进行转化可以成功的将外源抗虫害的毒蛋白基因导入黑林1 号杨的受体中,为黑林1 号杨的遗传与转化提供了理论依据,并帮助黑林1 号杨在生长过程中抵抗病虫害的侵害.转化成功后可以优化黑林1 号杨的抗病虫害遗传转化体系,当预培养达到3 天时,可以发现转化到叶片的农杆菌开始变多,继续培养后在增加卡那霉素的浓度后叶片会有一个修复的过程.转化后可以利用PCR 进行检测,当有3 株抗病虫害芽出现阳性反应后,可以对其进行DNA 对照,当阳性率达到100%时可以证明蜘蛛杀虫Bt 基因蛋白已进入并整合到黑林1 号杨的基因组合中.
3 结语
利用蜘蛛杀虫肤加上Bt 毒性蛋白基因对黑林1 号杨进行基因遗传转化,转化后再进行检测,可以探讨转基因外源基因与抗虫性的关系.在实验室进行一定数量黑林1 号杨的组培苗的繁殖,可以在抗虫性测试基础上实现转基因抗虫效果,使黑林1 号杨在生长发育过程中减少病虫害的侵害.
病虫害论文范文结:
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