2 转基因杨树耐旱研究
我国国土面积有 50%以上属于干旱或半干旱地区，这些地区降雨量集中，年降水量介于 250 ~ 500 mm 之间，土壤水分缺失严重。据统计，半干旱区人工造林成活率、保存率大约为 30%,而干旱区一般为 4%,最高也不会超过 20%,严重阻碍了当地林业生产发展和生态环境的改善[49].
根据基因的作用方式，可将参与杨树干旱胁迫相关基因分为 2 类： 一类是直接参与植物抗旱能力提高的功能基因，包括水通道蛋白、渗透蛋白、Lea 蛋白等； 一类是起调节作用的蛋白基因，主要包括 Bzip、MYC、MYB 和 DREB 等传递信号和调控基因表达的转录因子基因。MAP 激酶、CDP 激酶、受体蛋白激酶、核糖体蛋白激酶和转录调控蛋白激酶等，以及感应和转导胁迫信号的蛋白激酶基因以及磷酸酯酶、磷酸酶 C 等蛋白酶基因[50].目前，关于杨树抗旱研究主要通过克隆松树、柽柳、桦树、栎树等极端抗逆植物的抗旱基因，导入杨树中，获得抗旱性植株。
侯德英等采用根癌农杆菌介导法，将甜菜碱合成酶基因转化，获得转基因植株[51].通过农杆菌介导法，王沛雅等分别将油菜素内酯生物合成酶基因 DAS5、柽柳 TabZIP 基因、锌指蛋白转录基因、pBI121 - chlAPX 重组质粒等基因导入杨树中，转基因株系的抗旱性得到提高[52 -55].经过不断研究，转sosl 基因山哈杨[56]、转 Lea 基因小黑杨[57]、转 AtDREB1A 基因银新杨[58]、转 AREB1C 基因南林 895 杨[59]、转 Trx 基因欧美杨[60]、转基因 SacB 银腺杂种杨[61 -62]等的抗旱性均有不同程度的提高。崔旭东等采用基因枪法，5 个抗旱相关基因---转录因子基因 JERF36 基因、ZxZF 基因、AREB 基因和功能基因 SacB 基因、GST 基因的共转化，获得了包含 1 ~4 个外源基因的转基因抗旱性杨树植株[63].
3 转基因杨树耐盐研究
随着全球人口不断增长，工农业污染日益加重，淡水资源急剧减少，土壤盐碱化带来的危害越来越明显，严重制约着我国农林业生产的可持续发展，影响生态环境平衡，阻碍经济发展。因此，提高植物的耐盐性、加强盐碱土的生物治理和综合开发具有重要实际意义。盐胁迫对杨树的生长影响较大，主要影响杨树的生长、光合作用、生物膜、物质代谢和激素的产生等。杨树的耐盐机理主要与渗透调节机制、离子区域化机制与杨树耐盐相关基因（ 糖醇合成相关基因、甜菜碱合成相关基因以及脱水应答元件 DREB 类基因） 的调节相关[64 -66].
围绕杨树耐盐机理，在抗盐基因工程中主要有以下转化基因进行了应用研究： 1 - 磷酸甘露醇脱氢酶、甜菜碱醛脱氢酶、Na+/ H+逆向转运蛋白基因、反义磷脂酶 D、6 - 磷酸山梨醇脱氢酶等。其中 Na+/ H+逆向转运蛋白和液泡 H+焦磷酸化酶是当前植物耐盐研究的焦点，这 2 种蛋白在植物的抗盐过程中起重要的作用。美国已经获得了转 Na+/ H+逆向转运蛋白基因的杨树，耐盐效果较好[67].我国在耐盐转基因杨树的研究取得了良好进展。1 - 磷酸甘露醇脱氢酶基因、外源基因 BetA、山菠菜 AhDERB1 基因、双价耐盐基因（ 甘露醇和山梨醇基因） 、番茄的 ERF 类转录因子 JERFs 基因、mt1D 基因[68 -74]、辽宁碱蓬的外源基因、NTHK1 的转基因、Mn - SOD基因、蒙古柳 cDNA 农杆菌表达文库、重组质粒 pBI121 -cAPX、拟南芥 Na+/ H+逆向转运蛋白（ Na+/ H+antiporter） 基因（ AtNHX1） 、正义 PLDα 基因[75 -81]等外源基因成功导入杨树中，并取得了不同程度的耐盐转基因植株。
4 转基因杨树在环境修复方面的研究
随着工农业的快速发展，土壤污染日益严重，重金属已成为土壤污染中最严重的污染物之一。采用具有重金属超富集能力的植物对该类土壤进行综合治理是最安全、最经济有效的环境治理方法。但重金属超富集植物生长缓慢、生物量低，而生长速度快、生物量高的林木材料对重金属富集量低。通过基因工程技术在杨树遗传改良上的应用，开展了关于利用杨树修复重金属污染土壤的一系列研究，并取得了一定进展。
1998 年，Rugh 等将抗重金属相关基因 merA 转入到杨树中，研究表明，转基因杨树对汞的富集能力是未转基因杨树的10 倍，而对重金属汞的耐受性也提高了 3 ~ 4 倍[82].转基因植株的基因产物也能有选择地影响某些土壤微生物的生长与繁殖，但与施肥、灌水和施药等农作措施相比，影响明显较小[83].
5 存在问题及展望
经过广大研究者的不断努力和探索，利用基因工程技术提高杨树的抗逆性取得了一些成果，但仍存在不足。杨树在分子水平上的定向改造技术远远落后于农作物，杨树的内源优良抗性基因还未被识别和有效利用。能够有效利用于杨树的外源基因多来自于农作物，多数是只能控制单一性状的功能基因，这些基因的转入并不能完全满足杨树多基因调控的要求，现阶段外源基因导入杨树的转化效率低、试验重复性差。如何将外源基因定位整合入杨树基因组中且能在高代转基因材料中稳定表达，挖掘杨树本身优良抗逆基因，实现多基因共转化等方面，还有待进一步深入研究。
利用基因工程技术，对林木进行定向遗传改良提高抗逆性，为培育林木新品种提供了一条新途径。杨树具有生长速度快、生物量高、基因组小等特点，在林木分子遗传育种中有着不可替代的作用。我国的荒地、盐碱地、沙土地、重金属污染地面积大，培育多抗性的速生、丰产、优质杨树品种，为这些地区提供适应的杨树品种，不仅可以改善生态环境，同时也可以促进地方经济的持续发展。
参考文献：
[1]Jansson S,Douglas C J. Populus: a model system for plant biology[J]. Annual Review of Plant Biology,2007,58: 435 -458.
[2]Bhalerao R. Out of the woods: forest biotechnology enters thegenomicera[J]. Curr Opin Biotechno,2003,14（ 2） : 206 - 213.
[3]Tuskan G A,Difazio S,Jansson S,et al. The genome of black cotton-wood,Populus trichocarpa （ Torr. & Gray） [J]. Science,2006,313（ 5793） : 1596 -1604.
[4]许 农，黄敏仁，陈道明。 杨树基因工程研究进展[J]. 南京林业大学学报： 自然科学版，1993,17（ 4） : 78 -83.
[5]李 玮。 利用转基因技术培育抗病番茄新品系[D]. 济南： 山东师范大学，2010.
