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土壤盐渍化是抑制植物生长发育的重要非生物胁迫因子之一。毛白杨(Popul ustomentosa Carr.)是我国特有的乡土树种,具有生长迅速,木材纤维高,适应性强等优点,广泛应用于城乡造林绿化,同时也是优良的纸浆用材。然而毛白杨属于轻度耐盐树种,当土壤中NaCl含量超过0.3%时就会影响其正常生长,限制了毛白杨在盐碱地区的种植。因此,开展毛白杨耐盐碱育种工作对盐碱地的利用和满足用材需求都有重要意义。随着基因工程的发展,利用转基因手段提高杨树耐盐碱性成为一条有效的途径。本实验室已成功将AhDREB1基因转入三倍体毛白杨杂种[(Populus tomentosa×P.bolleana)×P.tomentosa]中,T46株系于2005年进入限制性田间试验。本研究以从大田种植9年的转AhDREB1基因毛白杨获得的株系T46-F和组培继代9年的2个转基因毛白杨株系T46、T12,以及作为受体的非转基因毛白杨株系CK为试材进行盆栽盐胁迫试验,测定了盐胁迫下各株系的形态和生理生化指标,对不同保存方式的转基因毛白杨耐盐性进行了分析和比较。同时,为了对转AhDREB1基因毛白杨田间试验多年的安全性和外源基因的稳定性进行评价,本研究以田间种植11年的转AhDREB1基因毛白杨和试验林中土样为材料,对其外源基因的稳定性、外源基因在不同组织器官中的表达量、对土壤微生物数量的影响以及转基因毛白杨叶片对种子萌发的化感作用进行了初步探究,为杨树耐盐转基因育种和安全性评价提供了理论依据。主要研究结果如下: (1)盆栽苗耐盐性试验表明,转AhDREB1基因毛白杨与非转基因对照毛白杨相比耐盐能力显著提高。无论是在非盐条件还是0.6%NaCl胁迫条件下,AhDREB1基因的导入都能显著提高毛白杨植株的POD、SOD活性及脯氨酸含量,同时减轻了植株的生长、光合作用等方面的抑制,降低了相对电导率和MDA含量。在0.6%NaCl胁迫下,组培继代9年的转基因株系的脯氨酸含量、株高生长量显著高于在大田种植9年的转基因毛白杨,而相对电导率显著低于大田种植转基因株系,说明组培继代培养更有利于保持转基因毛白杨的耐盐性。但大田种植和组培继代的转基因毛白杨耐盐性都显著高于对照。综合考虑各个指标,各株系耐盐性的大小顺序为:T46>T12>T46-F>CK。 (2)通过基因特异PCR检测生长9年和11年的转基因毛白杨叶片中外源基因的稳定性,结果表明所有转基因植株均扩增出目的片段,而非转基因对照植株没有扩增片段,证明9年和11年后外源AhDREB1基因仍然稳定地整合在转基因植株中。在大田种植11年后,AhDREB1基因在转基因植株的叶片、茎段、根中仍然能够稳定表达,每个样品的转录表达水平为actin内参基因的1.5倍-2.4倍,证明转基因毛白杨在田间试验11年后外源基因未发生基因沉默。 (3)采用稀释平板法对转基因毛白杨试验林地表层和根系土壤中的细菌、放线菌、真菌3大类微生物进行分离培养并计数,结果表明大田种植11年的转AhDREB1基因毛白杨与非转基因对照毛白杨相比表层和根际土壤的3大类微生物数量均没有显著差异,说明随种植年限的增加,转基因毛白杨没有对土壤微生物生态系统产生显著影响。 (4)化感作用试验表明,毛白杨叶粉对白菜种子胚轴和胚根的生长表现出一定程度的化感抑制作用,转基因植株叶片的化感作用与非转基因植株叶片相比没有显著差异,说明目前转基因毛白杨叶片的次生代谢产物对其他植物种子萌发的影响相比于非转基因毛白杨没有显著差异。