杨树控花基因分离鉴定与转化技术引进

杨树在我国分布区域广泛，是我国重要的工业用材、生态建设和城乡绿化的重要树种。然而，杨树雌花产生飞絮，不仅严重污染环境、影响城市交通和人们出行，而且存在火灾隐患，甚至可作为载体传播扩散病毒；而雄花产生的花粉影响空气质量，是过敏源之一。因此，控制杨树飞絮散粉成为当前杨树改良的重要课题。

该研究通过引进、消化和创新，培育了杨树高效遗传转化与控花技术，对于从根本上解决杨树飞絮散粉问题具有十分重要的应用价值，对杨柳科其他树种的相关研究具有较高的借鉴价值。

当前国内采用的杨树控花技术主要是： 1. 树干注射开花抑制剂， 2. 树冠喷洒化学疏花剂， 3. 高接换头等。 这些技术不仅费时、费力、成本高，而且会造成新的环境污染，影响景观。与上述技术相比，本研究筛选出高频率再生的优良毛白杨基因型，进一步建立了高效遗传转化体系；应用RNAi、DNM等现代分子生物学和基因工程的新技术进行杨树开花调控，获得了一批开花抑制的转基因株系。

在引进、消化、吸收的基础上进行了创新，分离鉴定了4个毛白杨花发育相关基因的启动子；并将高效特异的amiRNAi技术首次引入杨树控花研究，进一步拓展到悬铃木的控花研究。该技术成果处于国内领先地位，达到了国际研究水平。

主要内容如下：

从美国俄勒冈州立大学Steven H.Strauss教授实验室引进了13个杨树不育基因植物表达载体，从澳大利亚CSIRO引进了3个用于构建RNAi载体的质粒，从德国马普发育生物学研究所引进了用于设计构建amiRNAi载体的pRS300质粒；同时通过派出课题组成员出国学习和邀请国外专家来访，引进了杨树控花关键基因分离克隆与功能鉴定、双基因共沉默不育结构设计构建和杨树高效遗传转化及鉴定技术。

建立了毛白杨优良无性系叶片高频率再生体系：基因型TC152在MS+2.0mg/L 6-BA+0.1mg/L NAA上再生频率可达到97.78%；基因型TC332最佳再生培养基为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1mg/L NAA+1.0mg/L ZT，再生频率达到98.89%；基因型TC970最佳再生培养基为MS+1.0mg/L 6-BA+0.1mg/L NAA，再生频率达到93.33%。

对引进的13个载体进行了大量的转化，最终从6506个叶盘中获得了67个毛白杨转基因株系，对部分转基因株系进行了分子检测。同时对烟草、拟南芥进行转化，从分子和表型对这些不育载体的控花功能行了初步评价。

利用引进技术从毛白杨中分离克隆了9个与开花及花器官发育相关的同源基因和4个毛白杨花组织特异性启动子，对部分基因在毛白杨中的表达模式进行了分析，对部分基因和启动子进行了功能鉴定。

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