009年至今，编者所在团队在白桦抗逆、材性及生长发育相关基因工程育种方面做了大量的工作。克隆12条白桦基因，构建了过表达及抑制表达载体18个，获得170余个转基因株系，对转基因株系的表型、生理及基因调控机制进行分析，鉴定出了优质、抗逆、早花及叶形变化的转基因株系。相关成果已发表论文10余篇，其中SCI论文5篇。基于此，本专著以5篇博士论文、14篇硕士论文为基础，对白桦基因工程育种进行了总结。

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目录
前言
第一篇 白桦抗旱耐盐基因工程育种
第1章 转BpTCP7基因白桦的抗旱耐盐性研究 3
1.1 BpTCP家族基因的生物信息学分析 3
1.1.1 BpTCP基因的特性分析 3
1.1.2 蛋白质基本结构域的预测 3
1.1.3 BpTCP基因氨基酸序列的同源性分析 4
1.1.4 BpTCP基因系统进化树 5
1.2 BpTCP基因在白桦不同组织器官表达特性 5
1.3 BpTCP7基因启动子的表达特性 7
1.3.1 BpTCP7基因启动子的克隆 7
1.3.2 BpTCP7基因启动子顺式作用元件预测 7
1.3.3 BpTCP7基因组织部位表达特性 10
1.3.4 BpTCP7基因干旱及盐应答特性 11
1.4 BpTCP7基因的白桦遗传转化研究 11
1.4.1 BpTCP7基因植物过表达载体的构建 11
1.4.2 转基因白桦的获得 13
1.4.3 转基因株系的分子检测 14
1.5 转BpTCP7基因白桦的抗旱耐盐性分析 15
1.5.1 NaCl胁迫处理及生理指标测定 15
1.5.2 PEG胁迫处理及生理指标测定 16
第2章 转BpSPL9基因白桦的抗旱耐盐性研究 20
2.1 BpSPL家族基因的生物信息学分析 20
2.1.1 白桦BpSPL基因的特性分析 20
2.1.2 白桦SPL基因的染色体定位分析 21
2.1.3 白桦BpSPL基因氨基酸序列的同源性分析 21
2.1.4 BpSPL基因的系统发育分析 23
2.2 BpSPL基因在白桦不同组织器官表达特性 24
2.2.1 BpSPL基因组织部位表达特性 24
2.2.2 NaCl和PEG胁迫下BpSPL9的应答特性 25
2.3 BpSPL9基因的白桦遗传转化研究 26
2.3.1 植物过表达载体的构建 26
2.3.2 转基因白桦的获得 29
2.3.3 转基因株系的分子检测 29
2.4 转BpSPL9基因白桦的抗旱耐盐性分析 31
2.4.1 转基因植株的耐盐性分析 31
2.4.2 转基因植株的抗旱性分析 35
第3章 转BpCHS3基因白桦的耐盐性研究 41
3.1 BpCHS3基因生物信息学分析 41
3.1.1 BpCHS3基因开放读码框和相似性比对 41
3.1.2 BpCHS3氨基酸序列及理化性质 41
3.1.3 BpCHS3基因系统进化树 43
3.2 BpCHS3基因的白桦遗传转化研究 44
3.2.1 植物表达载体的构建 44
3.2.2 BpCHS3基因过表达株系的获得 47
3.2.3 白桦BpCHS3基因干扰株系的获得 49
3.3 转BpCHS3基因白桦的耐盐性分析 51
3.3.1 转基因白桦组培苗的耐盐性分析 51
3.3.2 田间盆栽转基因白桦的耐盐性分析 52
3.4 转BpCHS3基因白桦的叶片花青素含量比较 53
第4章 转ThDHN基因白桦的抗旱耐盐性分析 55
4.1 ThDHN基因的生物信息学分析 55
4.2 ThDHN基因在不同逆境下的表达分析 59
4.2.1 盐胁迫处理下ThDHN基因在柽柳中的表达 59
4.2.2 干旱胁迫处理下ThDHN基因在柽柳中的表达 59
4.2.3 冷胁迫处理下ThDHN基因在柽柳中的表达 60
4.2.4 重金属镉胁迫处理下ThDHN基因在柽柳中的表达 61
4.2.5 ABA诱导处理下ThDHN基因在柽柳中的表达 61
4.3 ThDHN基因的白桦遗传转化研究 62
4.3.1 ThDHN基因植物过表达载体构建 62
4.3.2 转基因植株的获得 63
4.3.3 转基因株系的分子检测 63
4.4 转ThDHN基因白桦的抗旱耐盐性分析 65
4.4.1 转基因白桦耐盐性分析 65
4.4.2 转基因白桦的抗旱性分析 67
第二篇 白桦材性改良基因工程育种
第5章 白桦BpCCR1基因的功能分析 71
5.1 BpCCR1基因的生物信息学分析 71
5.1.1 BpCCR1基因序列相似性比对分析 71
5.1.2 BpCCR1基因的氨基酸序列及理化性质 71
5.1.3 BpCCR1基因系统进化树 73
5.2 BpCCR1基因的白桦遗传转化研究 74
5.2.1 植物表达载体构建 74
5.2.2 转基因白桦的获得 76
5.2.3 转基因株系的分子检测 77
5.3 转BpCCR1基因白桦的生长特性及木质素含量测定 79
5.3.1 转基因白桦的生长特性 79
5.3.2 转基因白桦的木质素含量和综纤维素含量分析 82
5.3.3 转基因白桦的次生木质部结构观察 83
5.4 转BpCCR1基因白桦的转录组分析 86
5.4.1 RNA质量检测 86
5.4.2 Illumina/Solexa测序质量统计 87
5.4.3 Unigene注释分析 88
5.4.4 转基因白桦Unigene的差异表达 90
5.4.5 差异基因的功能分类分析 90
5.4.6 差异基因的Pathway富集分析 92
第三篇 白桦生长发育相关基因工程育种
第6章 白桦BpIAA10基因的功能研究 101
6.1 BpAux/IAA家族基因的生物信息学分析 101
6.1.1 BpIAA家族基因序列分析 101
6.1.2 BpIAA家族基因的染色体定位及基因结构分析 101
6.1.3 BpIAA蛋白家族的结构及进化关系 104
6.2 BpAux/IAA家族基因在白桦不同组织器官表达特性 106
6.2.1 不同倍性白桦中20条BpIAA基因的时序表达特性 106
6.2.2 四倍体白桦和二倍体白桦中内源激素IAA测定 107
6.3 BpIAA10启动子功能研究 108
6.3.1 BpIAA10启动子序列分析 108
6.3.2 BpIAA10启动子克隆、载体构建及遗传转化 109
6.3.3 白桦BpIAA10基因启动子的表达特性 109
6.4 BpIAA10基因的白桦遗传转化研究 113
6.4.1 BpIAA10基因克隆及植物表达载体构建 113
6.4.2 白桦BpIAA10转录因子的亚细胞定位 115
6.4.3 转基因植株的获得 116
6.4.4 转基因株系的分子检测 117
6.5 BpIAA10基因的功能研究 119
6.5.1 BpIAA10基因影响白桦顶端幼叶的发育 119
6.5.2 BpIAA10基因影响白桦休眠芽形成 126
6.5.3 BpIAA10基因参与调控白桦不定根发育 132
6.5.4 BpIAA10基因参与白桦气孔发育 134
6.5.5 BpIAA10基因参与白桦高生长 134
6.5.6 BpIAA10基因影响白桦功能叶基顶轴方向发育 136
6.6 酵母单杂交和酵母双杂交筛选BpIAA10启动子/BpIAA10转录因子的互作蛋白 137
6.6.1 白桦cDNA文库的构建及质量检测 137
6.6.2 酵母单杂交筛选BpIAA10基因的上游调控因子 139
6.6.3 植物细胞中验证酵母单杂交筛选结果 141
6.6.4 BpIAA10互作蛋白的筛选 142
6.6.5 双分子荧光互补（BiFC）在植物细胞内验证候选蛋白的互作 144
第7章 白桦BpGH3.5基因的功能研究 148
7.1 白桦BpGH3.5基因的生物信息学分析 148
7.2 BpGH3.5基因在白桦不同组织器官表达特性 151
7.2.1 组织表达特异性分析 151
7.2.2 激素及非生物胁迫诱导表达分析 152
7.3 BpGH3.5启动子的表达特性 152
7.3.1 BpGH3.5启动子序列克隆 152
7.3.2 BpGH3.5启动子序列分析 152
7.3.3 BpGH3.5基因启动子驱动GUS的表达分析 154
7.4 BpGH3.5基因的白桦遗传转化研究 155
7.4.1 植物过表达和抑制表达载体的构建 155
7.4.2 转基因植株的获得 156
7.4.3 转基因株系的分子检测 157
7.5 白桦GH3.5的功能研究 158
7.5.1 转基因白桦的苗高、地径调查 158
7.5.2 转基因白桦生长情况分析 159
7.5.3 转基因白桦的抗旱性分析 165
7.6 转GH3.5基因白桦的转录组分析 166
7.6.1 Illumina/Solexa测序质量统计 166
7.6.2 Unigene注释分析 166
7.6.3 差异Unigene的确定及功能分类 168
7.6.4 差异Unigene分析 172
7.6.5 RNA-seq结果的验证 176
第8章 白桦BpPIN基因的功能研究 178
8.1 白桦BpPIN基因的生物信息学分析 178
8.1.1 构建BpPIN家族进化树 178
8.1.2 BpPIN基因理化性质分析 178
8.1.3 保守结构域分析 181
8.1.4 跨膜结构域分析 181
8.2 BpPIN基因在白桦不同组织器官表达特性 182
8.2.1 BpPIN基因在白桦叶片不同组织部位中的表达特性 182
8.2.2 BpPIN基因在白桦不同组织器官中的表达特性 183
8.2.3 IAA含量与BpPIN表达的相关性分析 184
8.3 BpPIN1、BpPIN3、BpPIN5启动子克隆及遗传转化 187
8.3.1 pro-BpPIN:: GUS表达载体构建 187
8.3.2 转BpPIN启动子白桦的获得 189
8.3.3 转BpPIN启动子白桦的GUS染色 191
8.3.4 pro-BpPIN3:: GUS白桦对IAA及TIBA的应答 191
8.4 BpPIN3基因的白桦遗传转化研究 192
8.4.1 BpPIN3基因的获得与分析 192
8.4.2 植物表达载体的获得 192
8.4.3 转基因植株的获得 195
8.4.4 转基因株系的分子检测 196
8.5 转PIN3基因白桦的功能分析 197
8.5.1 转基因白桦的苗高、地径比较 197
8.5.2 转基因白桦叶型指数比较 197
8.5.3 转基因白桦根生长特征比较 199
第9章 白桦BpCUC2基因的功能研究 201
9.1 BpCUC2启动子的表达分析 201
9.1.1 BpCUC2基因启动子的获得 201
9.1.2 Pro-CUC2:: LUC载体的构建 201
9.1.3 转Pro-CUC2:: LUC白桦的获得及分子检测 202
9.1.4 Pro-CUC2驱动的LUC表达特性 202
9.1.5 转Pro-CUC2:: LUC白桦对激素的应答分析 204
9.1.6 生长素响应元件的上游调控基因的获得 205
9.2 BpCUC2基因的生物信息学分析 210
9.2.1 BpCUC2基因的获得 210
9.2.2 BpCUC2基因的生物信息学分析 210
9.3 BpCUC2基因的白桦遗传转化研究 213
9.3.1 植物表达载体的构建 213
9.3.2 转基因植株的获得 215
9.3.3 转基因株系的分子检测 215
9.4 转BpCUC2基因白桦的功能研究 217
9.4.1 转35S:: BpCUC2白桦的苗高分析 217
9.4.2 转35S:: BpCUC2白桦的叶片数量分析 217
9.4.3 转35S:: BpCUC2白桦的节间距分析 218
第10章 白桦BpCUC2a基因的功能研究 221
10.1 白桦BpCUC2a基因的生物信息学分析 221
10.1.1 白桦BpCUC2a基因的获得 221
10.1.2 白桦BpCUC2a基因序列分析 222
10.1.3 BpCUC2a蛋白二级结构预测 223
10.1.4 BpCUC2a蛋白三级结构预测 224
10.1.5 BpCUC2a基因的系统发育树 224
10.2 BpCUC2at基因的白桦遗传转化研究 227
10.2.1 植株表达载体构建 227
10.2.2 转基因植株的获得 229
10.2.3 转基因株系的分子检测 230
10.3 转BpCUC2at基因白桦的功能分析 231
10.3.1 转基因白桦表型特征比较 231
10.3.2 转基因白桦苗高及节间数比较 232
10.3.3 转基因株系白桦叶表面特征及叶面积比较 235
10.4 转BpCUC2at基因白桦的内源IAA含量测定及相关基因表达 238
10.4.1 转基因白桦内源IAA含量测定 238
10.4.2 转基因白桦IAA运输及代谢相关基因表达特性分析 239
第11章 白桦BpTOPP1基因的功能研究 243
11.1 BpTOPP基因的生物信息学分析 243
11.1.1 BpTOPP与其他物种相似性比较及系统发育分析 243
11.1.2 BpTOPP蛋白特性分析 244
11.2 BpTOPP基因在白桦不同组织器官表达特性 246
11.2.1 白桦BpTOPP1基因的组织部位表达分析 246
11.2.2 白桦BpTOPP1基因的时序表达分析 247
11.2.3 白桦BpTOPP1基因家族的组织部位表达分析 247
11.2.4 白桦BpTOPP1基因家族的时序表达分析 250
11.3 BpTOPP1基因的白桦遗传转化研究 252
11.3.1 植物表达载体的构建 252
11.3.2 转35S:: BpTOPP1植株的获得 254
11.3.3 转35S:: anti-BpTOPP1植株的获得 255
11.3.4 转基因株系的分子检测 255
11.4 转BpTOPP基因白桦的功能初探 259
11.4.1 转基因白桦的生长特性分析 259
11.4.2 转基因白桦的生理特性分析 261
11.4.3 转BpTOPP1基因白桦耐盐分析 264
第12章 白桦BpAP1基因的功能研究 269
12.1 BpAP1基因的白桦遗传转化研究 269
12.1.1 BpAP1基因ihpRNA表达载体构建 269
12.1.2 转基因植株的获得 269
12.1.3 转基因株系的分子检测 271
12.2 转BpAP1基因白桦的生长发育特性 272
12.2.1 BpAP1基因过表达白桦的提早开花现象 272
12.2.2 BpAP1基因过表达白桦雌、雄花的形态特征 272
12.2.3 BpAP1基因过表达白桦T0代的高生长 275
12.2.4 转基因白桦T1代中BpAP1基因的遗传规律 276
12.2.5 BpAP1基因抑制表达白桦的高生长 276
12.3 转BpAP1基因白桦的木材特性 278
12.3.1 转基因株系与非转基因株系的干性观测 278
12.3.2 转基因株系与非转基因株系木质素含量的比较 278
12.3.3 木材细胞壁的超微结构观察 279
12.4 转BpAP1基因白桦的转录组分析 280
12.4.1 Illumina测序质量统计 280
12.4.2 转基因白桦和非转基因对照白桦Unigene的差异表达 281
12.4.3 差异基因的功能分类 283
12.4.4 差异Unigene的代谢途径 284
12.4.5 开花相关基因的差异表达 286
12.4.6 qRT-PCR验证 289
12.5 白桦开花相关基因的表达特性分析 290
12.5.1 BpAP1基因的组织部位表达特性 290
12.5.2 开花相关基因的时序表达特性 291
12.5.3 开花相关基因的表达相关性 296
12.6 BpAP1靶基因的预测 296
12.6.1 BpAP1靶基因的预测 296
12.6.2 BpAP1及2个MADS-box下游靶基因的进化分析 297
12.6.3 BpAP1与BpPI、BpAP3的表达相关性 298
12.6.4 BpAP1和BpPI的组织表达特性分析 299
12.6.5 BpAP1和BpPI在雌雄花序中的表达特性分析 300
参考文献 303