12个抗虫转基因杨树品种引种研究

摘要:杨树是世界公认的速生树种,具有分布广、种类多、杂交可配性高、用途广泛、容易繁殖的特点。杨树木材用在民用建筑、生活用品、制浆造约、人造板材等方面,而且对生态建设、环境保护、国土治理等方面有着不可替代的作用。文章就引进了12、153、172、R-94、R-142、R-128、R-140、R-135、R-9、52-302、N-209、B-312等12个抗虫转基因杨树品种,对这12个品种的抗虫性进行了分析。

关键词:杨树品种;抗虫转基因;引种

中图分类号: S332.3 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-08-0171-1

0 前言

在吉林省的中、西部,有99%的森林是杨树,面积约750万亩,由于树种单一,生态功能脆弱,所以长期以来害虫猖獗,没有一个有效的办法使之得以控制,而且食时害虫短周期式(2-3年)强度爆发,造成大幅减产,构成杨树人工林发展的限制因子。全面使用抗性速生品种,尽可能多地淘汰单纯速生品种,在先进国家已付诸实施,我国尚在起步。

当世界范围的杨树人工林开始大规模发展以后,首当其冲的是速生品种的普遍使用,这给杨树的木材产量带来了飞跃,旋即之间也带来了问题――纯粹的速生品种成长起来的人工林,特别是大面积的杨树人工林集中形成以后,导致虫害爆发而遭毁灭的情况时有发生。实践证明单纯使用速生品种是错误的,而单一使用一个或很少几个品种更是错误的。在杨树栽培区,为维次大规模的林分生态系统稳定,国际上较普遍认为应同时具有14个以上无性系抗性品种混生。

新时期杨树发展已进入抗性品种使用阶段,现在一些先进国家已经彻底淘汰了单纯速生的品种杨,都在使用抗虫等速生品种。目前发展中国家由于重复了发达国家的老路,同样不可避免地走至穷途,现在包括中国在内正迫切地在寻找和急于选育抗性杨树品种。吉林省中、西部属“三北”半干旱地区,虫害更为严重,由此严重影响产量、严重影响工艺价值,所以使用抗虫品种是杨树人工林需要解决的所有学术问题中的最大的问题。

1 抗虫转基因杨树品种的抗虫机制

我国北方气候寒冷,干旱、半干旱地区有大面积土地适宜营造杨树人工林,但由于自然条件的限制,许多较好的杨树品种或品系引入后难以生长。原有的乡土树种如小乘黑、小青杨等因生长缓慢、病虫害严重而被逐渐淘汰。由于基因资源的匮乏,给这些地区杨树遗传改良造成了很大困难。为合理利用土地资源,提高工业用材产量,我们依据气候相似性理论,从这些方面引进品种,可望为杨树人工林的建设带来新的进展,引进杨树资源,进行引种试验,丰富我省杨树种质资源。我们共引进12个品种,种苗来源于中国科学院微生物所、中国林科院和黑龙江省生物研究所。它们是:12、153、172、R-94、R-142、R-128、R-140、R-135、R-9、52-302、N-209、B-312。以上是国内近期首先选育出的适合我国北方的转基因的全部品种,基础种现全部并唯一集中在四平地区。其中12、153和172三个品种是1991年选育成功,在四平地区育苗造林证明,气候适应性良好、生长量高、抗虫效果极显著。其他9个品种是1999年选育成功的,大部分是适应性更强的品种。另外还有其他一些优良性状尤为突出的适合于“三北”地区的新品种杨,鉴于这些繁育的系列新品种杨树,优良性状应用于生产的针对性强,走在科技发展的前列,并具备速生、抗寒、耐旱、抗食叶害虫、抗蛀干害虫等全方位的内涵丰富的诸多品种,为未来“三北”树种更新换代储备了种类齐全的品种,故2000年初已被国家林业局指定为“三北”地区杨树良种。

这些品种的选育水平为国际先进,是用带有35S-Ω-Bt-NOS嵌合基因双源载体的农杆菌LBA4404进行转化获得的再生植株,杨树的体内则产生病毒。主要抗鳞翅目害虫,我省的杨树食叶害虫几乎都属鳞翅目,还有一种最主要的蛀干害虫白杨透翅蛾也属于鳞翅目。故这些品种以抗食叶害虫为主、抗蛀干害虫为辅。我省的食叶害虫主要包括:舞毒蛾(Ocneria dispar)、天幕毛虫(Malacosoma neustria)、分月扇舟蛾(Clostera anastomosis)、杨小舟蛾(Micromelalopha troglodyta)、杨二尾舟蛾(Cerura menciana)、杨扇舟蛾(Clostera anachoreta)、杨毒蛾(Stilpnotia salicis)、杨尺蠖(Apocheimia cinerius)等,均属毒杀范围,害虫致死率80-96%。并且树木转基因后,实践证明生长速度、尤其是造林成活率明显提高,在理论上尚不能解答,但已是得到国际公认的事实。

2 品种的引种问题

快速扩繁苗木,并适当营造品种比较示范林。扩繁苗木,采用两种微繁技术和大田扦插生产技术。首先在原种数量极少的前期阶段采用生物组织培养的微繁技术,可在短时间内迅速扩繁较大量的苗木。之后在苗木生产到一定数量(万株)时,即在中期阶段采用芽繁(一个芽生产一株苗)的微繁技术,该方法在保护地(温室大棚)中一年四季连续生产,繁殖系数达40(一株苗含45个芽,每个芽的木段能扦插繁殖一株苗,去掉死亡株,可生产40株苗)。该技术成本比组织培养低,但繁殖系数不及组织培养高。最后在苗木数量达到一定规模时,采用成本最低的常规大田育苗生产技术,即采用插穗扦插育苗及建采穗圃的方法。

在大田育苗期间营造12个抗虫品种和本地习惯使用的普通品种杨的品种比较示范林,以利于进一步辐射推广,同时继续扩繁苗木,提供给生产单位用于造林或育苗。

经过几年的努力,及时组织立项进行有组织,有计划,有步骤的规模化,使树种单一、林分结构不合理、生产力低下的局面开始扭转、基本上可以满足多品种、多品系造林和适地、适树的需求,苗木繁育数量充足后,开始供应给省内中、西部生产单位用于造林(经我国农业生物基因工程安全委员会审查已批准为环境释放区),之后将以年产千万株的数量用于生产,供应省内及“三北”地区造林。从而加快了良种化的进程,并且使杨树人工林的林分质量和木材产量大幅度提高,同时也充分显示了培育和推广利用优良品种的必要性和重要性。项目实施后,会在短期内获取较大的经济效益,其经济收益将用于扩繁我省中西部所需的其他优良树种,由此进入品种开发的良性循环。