解决的问题。
我们通过5年的研究,建立了独特的研究系统即次生维管再生系统,在1个月时间内,能够模拟形成层的发生、细胞分化及木质化过程,并具有时间连续性。这比以往研究直接取材获取发育中的材料进行基因表达分析更有针对性,可以追踪发育过程,比较基因的表达。这就缩小了筛选候选基因的范围,针对性更强。鉴定出的基因为认识木材形成的分子机理奠定了基础。
记者:您刚才提到了抗逆性,那什么是“抗逆性”?项目主要研究哪方面的抗逆性?
卢孟柱:抗逆性就是树木抵抗逆境的能力,比如说抗旱、耐盐、抗寒等等。国内抗旱、耐盐分子生物学研究主要集中在模式植物拟南芥和小麦、大豆、水稻和玉米等重要作物上。我们的研究是选用具有特色的耐盐树木柽柳、抗旱树木梭梭等一些抗逆性强的植物为研究对象。梭梭是沙漠地区有的植物,在西北地区的沙漠化防治中占有非常重要的作用,然而在非沙漠地区不易成活,课题组经过多方面的尝试,能够初步繁殖成功。为研究植物的抗旱机理提供了试验材料。
我们通过基因工程技术发现,在已知功能的基因中,树木和模式植物及作物在抗盐和抗旱的分子机制中存在着很大的相似性,但即使与拟南芥全基因组序列比较,树木中仍存在着大量未知的新基因,这进一步说明了开展树木抗逆分子生物学研究的重要性。应该说我们的研究为更加充分了解植物抗逆分子机制及途径提供了一些依据。
记者:除了抗旱、抗盐,项目还希望树木具有哪些能力?
卢孟柱:我们另外研究的抗性还有抗虫性。我国人工杨树林面临的最大威胁是天牛的危害,每年因它们造成的直接经济损失高达上亿元。为了找到杀天牛的基因,我们从分离杀天牛的苏云金芽孢杆菌入手,经过筛选大量的苏云金芽孢杆菌,分离出了含有毒蛋白基因的菌株。虫试实验表明,该毒蛋白基因可以使天牛达到75%以上的致死率,抑制其幼虫生长发育的活性达100%。
我们现在已经通过基因工程的方法把该基因转入人工种植的杨树林中,经过一段时间的实地虫试,结果表明,该基因在杨树中的确具有灭杀天牛的活性。3周后的校正死亡率可以达到60%以上,4周后的校正死亡率达到近80%。这为我们培育抗天牛的转基因杨树奠定了基础,目前这一成果已获得专利。
记者:转基因杨树能够抵抗天牛,但是会不会因此使它具有了生长优势,或通过基因飘移到天然杨树中去,从而影响了其他林木的生长,危害了生物多样性呢?
卢孟柱:对这一方面我们也予以了充分考虑。课题组首次在国内进行转基因杨树的大规模田间试验,研究转基因树木的基因扩散和基因污染,建立转基因林木安全性监测和评价标准及技术体系,对转基因林木的遗传稳定性、后代遗传特性、表达规律及对昆虫的群落多样性进行了详细和深入的研究。还利用抗虫转基因欧洲黑杨试验林对转基因花粉和种子基因漂移进行研究。实验数据初步表明,转基因花粉能够授粉并产生转基因种子的距离小于600m,并不像过去认为的能够长距离授粉。转基因种子在北方这种干旱、半干旱地区没有人工灌溉也不能萌发形成杨树幼苗并存活。这些结果表明了转基因杨树的生态环境安全性,为其大规模应用提供了理论依据。
记者:通过5年的研究,课题组获得了哪些学术成绩?
卢孟柱:我们在国内外核心期刊发表论文126篇。申请专利16项,出版专著3部。在Genbank上注册EST序列30023个,获得木材形成相关的全长基因6个,抗逆相关的全长基因25个。
记者:在此项目研究中,您认为还有哪些不足之处?
卢孟柱:与模式植物和重要农作物相比,树木分子生物学研究基础薄弱、起点低,积累的数据非常有限。即使新的分子生物学技术大部分能够在树木研究上应用,但由于缺乏大量的分子生物学研究背景,因此开展树木性状分子基础研究还需要大量的基础工作的积累。
例如,虽然杨树已成为研究木材形成机理的木本模式植物,分子生物学背景相对好一
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