寒旱逆境下不同类型转基因小黑杨生长差异与评价

摘要

【目的】评价转TaLEA、betA及PsnWRKY70基因小黑杨无性系在寒旱逆境下的生长适应性及生理响应机制，筛选兼具速生与高抗逆性的优良转基因株系，以期为我国寒旱地区杨树抗逆育种提供优良候选材料。【方法】在黑龙江省错海林场（寒温带半干旱气候）营建转基因小黑杨环境释放试验林，对5年生TaLEA过表达、betA过表达、PsnWRKY70过表达及抑制表达4类转基因小黑杨与野生型对照进行田间观测。测定树高、胸径、材积和保存率等生长指标，并于典型干旱期采样，分析丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢（H₂O₂）含量及气孔密度等生理指标。采用方差分析、多重比较和隶属函数法对不同转基因类型株系进行综合评价与筛选。【结果】参试无性系在树高、胸径、材积和保存率等方面均存在显著差异（P<0.05）。以综合评价值≥0.70为筛选阈值，共选出4个优良无性系，包括3个PsnWRKY70抑制表达（b23、b17、b15）和1个TaLEA过表达（XL-7）小黑杨无性系。其中，b23无性系表现最优，树高达6.14 m，保存率为72.5%；该株系在干旱条件下MDA含量低、SOD活性高、H₂O₂积累少、叶片气孔密度小，表现出较强的氧化胁迫抗性和水分保持能力。XL-7无性系在生长与抗逆性方面也显著优于对照。【结论】PsnWRKY70抑制表达可显著增强小黑杨在寒旱地区的田间生长与存活能力，其主要作用机制与抗氧化能力的提升和细胞膜稳定性增强密切相关。本研究筛选出的b23、b17、b15和XL-7等转基因小黑杨优良无性系，兼具速生性与高抗逆性，为寒旱地区杨树抗逆育种提供了具有应用潜力的新种质。

关键词

转基因小黑杨 / PsnWRKY70 / TaLEA / betA / 寒旱逆境 / 生长差异 / 抗逆育种

基金资助

农业生物育种国家科技重大专项（2023ZD04056）