杨树诱导型胰蛋白酶抑制剂的生化分析及抗虫机理研究

杨树是世界上分布最广、适应性最强的树种，是我国重要的速生用材树种之一。近年来，杨树生产受到病虫害的严重制约，而利用生物工程方法培育具有抗虫能力的林木新品种是控制森林害虫的重要途径。本课题前期工作已从杨树中分离到20余个可被生物压力诱导的胰蛋白酶抑制剂(Trypsin Inhibitor, TI)基因，并利用转基因手段在模式植物中验证了其中若干基因针对不同森林及农业害虫的毒杀效果。为更好地了解杨树诱导型TI基因的抗虫机理，明确转基因条件下植物与害虫的互作关系，为新型害虫治理体系的开发提供候选基因，也为农业转基因安全生产提供技术保障，我们将进一步结合昆虫毒理学与生物化学手段，纯化杨树TI蛋白并分析其生化特性，并且在转基因拟南芥和杨树中平行研究多种目标害虫体内的毒理反应与适应性变化。本课题对于有效利用植物自身的抗虫基因资源，探索新型害虫防治方法和扩大转基因农林作物的经济利用都有着十分重要的意义。

杨树是我国重要的速生用材树种之一。由于目前杨树生产受到病虫害等自然逆境的严重制约，利用生物工程方法培育抗病抗虫能力新品系是提高其抗逆能力的重要手段。经过三年的研究，本课题按预定进度完成了预定目标和研究内容，取得的研究成果如下：（1）在毛果杨全基因组范围内系统地分离了一类重要的植物防御蛋白-Kunitz型胰蛋白酶抑制剂基因，通过生物信息学和实验手段对基因表达和诱导特性进行了分析；（2）对具有生物逆境应答特性的基因进行了克隆，利用原核表达系统表达、纯化了对应的蛋白，并在杨树和拟南芥中进行了过量表达，对转基因植株进行了分子鉴定；（3）利用不同类型的农业害虫，对比测试了各种转基因植物的抗虫能力，为研究杨树KTI基因的功能多样性及其抗性机理奠定了基础。本课题培养了硕士研究生3名，已经发表SCI论文2篇，申请专利2项。