防蟲無絮速生楊

一、抗蟲無絮速生楊的特征、特性及用途
是通過雜交及生物技術(shù)工程培育成功的，這一新品系的特點是：抗病蟲害能力強；雄性，不飄絮；葉片碩大，頂端優(yōu)勢強，干性通直圓滿，是速生、高產(chǎn)良種；木質(zhì)潔白，加工性能好，是制造工業(yè)板材的上好原料。
抗蟲無絮速生楊改變了傳統(tǒng)楊樹生長速度緩慢、成材周期長、成材量小、綜合效益低等弱點，是傳統(tǒng)楊樹的換代產(chǎn)品，是國內(nèi)中原及北方地區(qū)園林綠化、經(jīng)濟豐產(chǎn)林建設(shè)（含工業(yè)用材林）、防風固沙等工程的*推品種。
（一）生長速度快??生長條件適中時，扦插苗在當年（生長期100多天）平均樹高3米多；年平均生長量高峰期在2-4年，平均胸徑生長在4.6厘米以上；3年樹高平均可達11米，胸徑16厘米；6年樹高平均可達19米，胸徑23厘米。蓄積量至第八年始終處于上升狀態(tài)，速生潛力較大，可謂“一年成林，三年成材”。（陳章水：《東北華北關(guān)中地區(qū)楊樹栽培新技術(shù)》，金盾出版社）
（二）抗病蟲害能力強??經(jīng)過在新疆14年、云南9年、北京8年、遼寧6年，以及陜西、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、華北、華中等地區(qū)的試驗結(jié)果，其抗病性、抗蟲性，是其他樹種難以相比的。在1998年新疆瑪納斯地區(qū)大規(guī)模爆發(fā)食葉害蟲楊尺蠖時，在其他楊樹品種的樹葉都被吃光的情況下，抗蟲楊的葉片卻沒有受到危害；在光肩星天牛危害及其嚴重的內(nèi)蒙古磴口縣、包頭市、寧夏吳忠市，其感蟲率*低，沒有蛀干害蟲天牛的危害；*連續(xù)多年的監(jiān)測，均沒有出現(xiàn)潰瘍病、爛皮病等。（韓一凡：《抗蟲楊》，科學普及出版社）
（三）抗寒性強??歷史數(shù)據(jù)表明，在內(nèi)蒙古磴口縣、科左后旗、奈曼旗（*端*低溫均為-40℃)，新疆瑪納斯（*端*低溫-38℃），遼寧葫蘆島（*端*低溫-26.9℃），年均胸徑生長量均在4.0-4.7cm以上。（韓一凡：《抗蟲楊》，科學普及出版社）
（四）耐瘠薄和耐鹽堿??在內(nèi)蒙古奈曼旗葦萊蘇蘇木的沙漠地種植，年均胸徑生長量在4.0cm以上；在北京懷柔卵石地種植，年均胸徑生長量在4.7cm；在內(nèi)蒙古磴口縣鹽堿較重的土地中種植，年均胸徑生長量在4.0cm左右；在內(nèi)蒙古通遼市科左后旗PH值8.6的沙地中種植，年均生長量3.5cm左右。（韓一凡：《抗蟲楊》，科學普及出版社）
（五）適生區(qū)域廣??目前除西藏、青海、海南沒有進行試驗，沒有技術(shù)數(shù)據(jù)外，抗蟲楊在國內(nèi)各省區(qū)都選育出了適合當?shù)胤N植的品種。（中苗網(wǎng)）
（六）育種技術(shù)*世界 ?在上世紀八十年代，中國林科院韓一凡團隊就開始了通過雜交和人工接蟲的方法進行抗病蟲楊樹新品種的研究，*批抗病蟲新樹種于80年代培育成功。經(jīng)過近30年的豐富、發(fā)展，截止目前，拿到*林木良種證書、且獲得商品化批準的新品種達20多個，其雜交技術(shù)*世界20年，生物工程技術(shù)*世界50年，病蟲害專家趙自成于2014年獲*科技進步二等獎。（中苗網(wǎng)）
（七）不飄絮??*新品種均為雄株，春天不飄絮，更環(huán)保。
（八）用途??主要用于營造經(jīng)濟豐產(chǎn)林（含工業(yè)用材林）、三北防護林、生態(tài)林、行道綠化林。工業(yè)用材林主要用于工業(yè)板材加工，如膠合板，中密度纖維板、家具及室內(nèi)裝修材料的木皮等；廢料，如梢、枝、根、葉、皮等，可加工成純生物質(zhì)顆粒燃料。
（九）投入產(chǎn)出效益顯著??按5年輪伐期計算，每畝可產(chǎn)木材18立方米，以中小徑材700元/立方米價格考慮，產(chǎn)值可達12600元，每畝每年平均凈收益為2000元左右，遠高于傳統(tǒng)農(nóng)作物的種植收益，不失為廣大農(nóng)牧民脫貧致富的有效途徑。
（十）市場前景廣闊??禁伐天然林，意味著我國的木材將出現(xiàn)供不應(yīng)求的緊缺階段，木材價格將明顯上揚，培育楊樹人工豐產(chǎn)林已是大勢所趨。與一般楊樹相比，抗蟲無絮速生楊抗逆性強、適生范圍廣，生長快、材質(zhì)好，易管理、成本低，適合*大部分地區(qū)推廣種植。

韓一凡，中國林業(yè)科學研究院楊樹育種、林木生物技術(shù)專家，長期從事楊樹抗性育種和樹木基因工程研究。她因被國際名人傳略中心譽為“在20世紀這100年中，在科學領(lǐng)域取得了前所未有的成就的科學家”而被載入史冊。


? 在國內(nèi)首先通過楊樹雜交育種手段，獲得抗天牛的南抗楊系列品種，該品種已在我國江淮天牛泛濫地區(qū)大面積推廣；在林木利用基因工程防治病蟲害的研究與應(yīng)用上，取得世界領(lǐng)先成果；首次獲得歐洲黑楊轉(zhuǎn)抗蟲基因的基因工程植株，大田試驗也明顯表現(xiàn)出對食葉害蟲的抗性；之后又成功地獲得歐美楊、美洲黑楊抗食葉和蛀干害蟲的基因工程植株；并由楊樹種類擴大到針葉樹、花卉和果樹；1994年獲政府特殊津貼；出版專著4部，在國內(nèi)外專業(yè)刊物發(fā)表論文46篇；獲得了國家級和省部級獎勵6項；被評選為中國林科院巾幗建功標兵；重視科研梯隊建設(shè)，培養(yǎng)了一批在國內(nèi)外重要科研崗位上取得可喜成就的后備力量；在加強與國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)的聯(lián)系中，她的實驗室被推向了世界，是為我國和世界楊樹育種、林木生物技術(shù)事業(yè)作出突出貢獻的科學家。


抗蟲楊的抗蟲機理和研究成果

一、抗蛀干害蟲楊樹樹種的抗蟲機理


? ? ?酚甙作為樹木的次生代謝物質(zhì)，在高劑量水平下可使害蟲中毒死亡或者抑制其生長發(fā)育，酚甙對鞘翅目的昆蟲，無論是食葉還是蛀干害蟲都具有殺傷作用。


不同種類的天牛，對酚甙反應(yīng)不同，光肩星天牛對酚甙總含量敏感，隨著總量的增加，光肩星天牛幼蟲從體重減輕到死亡，即使存活也不化蛹，從而使害蟲無法繁育后代。而桑天牛僅對美洲黑楊甙敏感。不同楊樹種類酚甙含量不同，只有使樹木的酚甙總含量提高，才能有效的使害蟲中毒死亡或者抑制其生長發(fā)育。


抗天牛楊樹育種研究，是參照遵循農(nóng)業(yè)“輪回選擇”方法進行的，此方法可以積累優(yōu)良基因，打破優(yōu)良基因與不良基因的連鎖而獲得新性狀。因此，通過樹木的雜交提高楊樹的酚甙含量，是培育抗蛀干害蟲楊樹新品種的有效途徑。


韓一凡以酚甙總含量較高的美洲黑楊為親本，采用雜交育種手段，將其雜交后代的酚甙總含量累積增加，使其劑量達到對害蟲產(chǎn)生毒死作用或者抑制其生長發(fā)育的水平，從而培育出了楊樹抗蟲楊新品種。經(jīng)過多年一系列研究證明，通過人工雜交獲得的抗蟲楊新品種的抗蟲基因可以遺傳給下一代。


利用這一技術(shù)培育出抗云斑天牛和光肩星天牛的南抗楊1、2、3、4號之后，韓一凡課題組在九十年代又培育出能夠抗光肩星天牛和楊干象的北抗一號和創(chuàng)新一號楊樹新品種。目前已進入?yún)^(qū)域化試驗的以青楊為父本的系列抗蟲楊，也是通過雜交技術(shù)培育出的抗黃斑星天牛和光肩星天牛的楊樹新品種。


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韓一凡課題組人工接蟲（天牛）


二、轉(zhuǎn)基因抗食葉害蟲抗蟲楊樹的抗蟲機理


? ? 植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指通過體外重組DNA技術(shù)將外源基因轉(zhuǎn)入到植物的細胞或組織，從而使再生植株獲得新的遺傳特性的技術(shù)。這一技術(shù)打破了生物之間的種間隔離，大大擴大了物種之間的基因交流與應(yīng)用范圍。


? ? ?1989年，我國的林業(yè)科學家田穎川、韓一凡開始研究將蘇云金桿菌（Bt）殺蟲蛋白基因轉(zhuǎn)入歐洲黒楊。于1993年獲得了一批高表達抗蟲的轉(zhuǎn)Bt陽性植株，2002年通過了國家林業(yè)局安全評估，并獲得農(nóng)業(yè)部批準允許釋放證，成為世界上第一批商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因樹木，并獲得國家科技部科技進步二等獎。


轉(zhuǎn)基因抗蟲楊歐黑12號，在商品化批準后，陸續(xù)在新疆、北京、山東、吉林、江蘇、河北、河南、云南和陜西6省、直轄市進行中試和環(huán)境釋放。中試結(jié)果表明，轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲楊的抗蟲性狀穩(wěn)定，對春尺蠖(Apocheima cinerarius)、舞毒蛾( Lymantria dispar)、楊扇舟蛾(Closteraanachoreta)、美國白蛾等鱗翅目害蟲的抗性效果明顯，能有效地控制這些害蟲的危害，并且對土壤微生物和害蟲天敵無不良影響。


? ? 歐黑12號從2009年開始已在三北地區(qū)大規(guī)模種植。目前也是世界上釋放面積最大的轉(zhuǎn)基因林木，目前栽培面積達到600公頃。


? ? 連續(xù)多年的田間試驗表明，轉(zhuǎn)基因歐洲黑楊有效保護了林分免受損失，而且采用轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因混交林的栽培方式較好，不但可以有效防止蟲害的發(fā)生，而且能夠延緩昆蟲對毒蛋白耐藥性的產(chǎn)生。


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舞毒蛾取食轉(zhuǎn)基因歐黑12號葉片后中毒死亡


歐黑12號
? ? ?由中國林業(yè)科學院林業(yè)研究所和中國微生物所共同培育而成。在國際上率先通過高科技——基因工程途徑將Bt基因轉(zhuǎn)化到歐洲黑楊中，使樹木具有殺蟲性。歐黑12號抗鱗翅目的大部分昆蟲，如楊尺蠖（Apocheima cinerarius）、舞毒蛾(Lymantria dispar)、楊扇舟蛾（Clostera anachoreta）、美國白蛾（Hyphantria cunea)等。


? ? 歐黑12號1994年獲林業(yè)部科技進步二等獎，并納入1995年國家科委重點推廣項目；1998年獲國家科技進步三等獎；1999年獲國家農(nóng)業(yè)部生物工程安全委員會大田釋放許可；2000年獲國家林業(yè)局批準新品種保護專利權(quán)；2002年通過國家林業(yè)局安全評估，并且是首個在我國被批準商品化的轉(zhuǎn)基因樹木；2003年通過國家林木良種審定。


? ? 該品種是膠合板材和紙漿材的理想樹種，在新疆瑪納斯林場..

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