杨树在生态防护上、环境美化上以及工业经济用途木材上有十分重要的作用,已成为世界上非常重要的人工林树种之一。现代分子生物技术的兴起,为林木的遗传改良提供了新的途径。杨树是根癌农杆菌的天然寄主,并易于离体繁殖以及遗传转化,已成为研究多年生的植物生长和细胞组织结构的重要模式植物。油菜素内酯(Brassinosteroids,BRs)在植物的生长发育过程中不仅起着重要的作用,还具有多种生理功能,如促进细胞分裂和伸长、促进细胞再分化、延缓衰老以及提高植物抗逆性等等。油菜素内酯在1982年被公认为继生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸以及乙烯之后的第六大类植物激素。类固醇5α-还原酶基因(steroid 5α-reductase,DET2)属于油菜素内酯生物合成途径中的一个关键酶基因,在植物正常生长发育中起着十分重要的作用。将来源于杨树的Pt DET2基因对烟草和毛白杨进行遗传转化,取得了以下研究结果:1、植物表达载体的构建及转基因烟草的获得构建了植物表达载体,以gus::nptⅡ融合基因作为筛选标记基因和报告基因,命名为p SH-35S-Pt DET2。将构建的表达载体转化农杆菌LBA4404菌株,并采用叶盘转化法遗传转化烟草,经筛选鉴定后统计获得52株转35S::Pt DET2基因烟草。2、超量表达Pt DET2基因对烟草生长发育的影响研究发现,转35S::Pt DET2基因烟草的韧皮部细胞层数分别是野生型烟草的2.28、2.83和2.89倍,观察野生型烟草和转Pt DET2基因烟草茎的髓细胞时发现,转基因烟草的髓细胞长度大于野生型烟草。Pt DET2基因可以促进侧根、下胚轴、根毛和不定根的生长发育。分析BRs与其他激素之间的关系,结果表明:IAA与BRs在对烟草下胚轴生长上是相互独立的,在根的生长方面是相互拮抗的;IBA与BRs在烟草下胚轴生长上是相互拮抗的,在根生长方面相互独立;KT与BRs对烟草下胚轴的生长相互拮抗,对根的生长方面具有独立作用;GAs与BRs在烟草下胚轴生长方面有拮抗作用,在根生长方面存在协同作用;ABA与BRs在烟草下胚轴方面相互独立,在根生长方面相互拮抗。3、转Pt DET2基因烟草抗旱性分析选取3个不同株系TP10、TP12和TP15,在不同浓度甘露醇下模拟干旱胁迫,对种子发芽率和幼苗期进行抗旱性分析。结果发现,用300mmol/L甘露醇处理15 d,种子发芽率比野生型高40%以上,从苗期根的生长发现,野生型植株根的生长明显受到抑制;分别用20%PEG 6000处理转基因植株和野生型植株0、1、3、5和7 d,结果显示,在干旱胁迫下,转基因烟草的超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性和过氧化物酶的活性均显著高于野生型,而丙二醛的含量则显著低于野生型烟草。结果表明,超量表达Pt DET2基因可以增强烟草的抗旱性。4、转Pt DET2基因烟草抗盐性分析选取3个不同株系TP10、TP12和TP15,在不同浓度Na Cl下模拟盐胁迫,对种子的发芽率和幼苗期进行抗盐性分析,结果表明,转基因烟草种子在200mmol/L Na Cl处理下15 d后,发芽率比野生型高50%以上,而野生型烟草根的生长明显受到抑制。分别用200mmol/L Na Cl处理转基因和野生型植株0、1、3、5和7 d后,转Pt DET2基因烟草的超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性和过氧化物酶的活性均高于野生型,而丙二醛的含量则显著低于野生型烟草。结果表明,超量表达Pt DET2基因可以增强烟草的抗盐性。5、毛白杨的遗传转化用携带重组质粒的农杆菌进行目的基因的转化,经GUS组织化学染色及PCR扩增,其中3株GUS染色为阳性并扩增出目的条带,说明Pt DET2基因已经整合到了杨树的基因组中。6、超量表达Pt DET2基因对毛白杨维管束发育的影响研究发现,超量表达Pt DET2基因可以提高毛白杨木质部的厚度,增加木射线细胞与木纤维细胞层数,且细胞体积变大,数目增多。