土壤盐渍化是一个全球性生态问题,并持续危及着人类生存所必需的生态资源,治理、利用盐渍化土壤迫在眉睫。我国杨树人工林的栽培面积世界第一,培育耐盐杨树新品种将对治理我国的盐碱地具备重要意义。本试验室已成功将AhDREB1基因转入三倍体毛白杨杂种[(Populus tomentosa ×P.bolleana)×Pmt.toenosa]中,并于2005年开展转基因环境释放中间试验。利用多种繁育方式扩大繁殖规模以及评估转基因毛白杨的生态安全性问题对于加快转AhDREB1基因毛白杨新品种审定和商品化进程具有重要的现实意义。本研究以四个不同地区种植的转基因毛白杨自根苗和嫁接苗为材料,对转基因自根苗和嫁接苗的表型性状、生理生化指标和外源基因表达量进行检测分析,以评估嫁接繁殖是否会影响转基因毛白杨外源基因的表达和耐盐能力。此外,本研究以田间种植12年的转基因因毛白杨T-46为材料,系统性的探究了转基因毛白杨的安全性问题。研究内容主要有转基因毛白杨外源基因通过花粉逃逸的可能性、外源基因的水平转移问题,转基因毛白杨枯落物中外源基因的自然降解周期问题,转基因毛白杨对不同土壤层的土壤可培养微生物数量造成的影响,以及转基因毛白杨对内生细菌群落多样性的影响,研究为转基因林木育种的安全性问题提供了更加全面的理论依据。主要研究结果如下:(1)对田间种植的转基因毛白杨自根苗和嫁接苗表型性状对比分析。2017年和2018年对自根苗的测量统计结果表明,在土壤盐碱度正常或轻微(0.2%)情况下转基因毛白杨自根苗与对照在树高和地径的年增长率差异不大,而在盐碱胁迫(0.4-0.6%)条件下转基因杨树的树高和地径的年增长量显著高于对照。2018年对嫁接苗的测量统计结果表明:在土壤盐碱度正常或轻微(0.2%)情况下转基因杨树嫁接苗的树高和地径与对照和砧木相比差异不大,而在盐碱胁迫(0.4-0.6%)条件下转基因杨树的树高和地径显著高于对照和砧木。(2)对田间种植的转基因毛白杨自根苗和嫁接苗生理生化指标和外源基因表达量进行对比分析。2018年对不同繁殖方式(自根和嫁接)的转基因毛白杨田间苗的生理指标检测结果表明:无论是自根繁殖还是嫁接繁殖,转基因毛白杨叶片中的SOD活力,POD活力和PRO含量均显著高于对照非转基因毛白杨(受体),对照741杨以及砧木小叶杨,而MDA含量均显著低于对照。2018年对不同繁殖方式(自根和嫁接)的转基因毛白杨田间苗根、茎和叶的外源基因表达量检测结果表明:不同系号间和同系号不同植株间转基因毛白杨外源基因表达量均存在差异,但差异不显著。同植株不同器官间外源基因表达量不同,外源基因在叶片的表达量最高,嫁接繁殖与自根繁殖的毛白杨外源基因表达量存在差异,但差异无规律可寻。(3)试验系统性的评价了多年生转基因毛白杨对环境可能造成的影响。A外源基因漂移的研究。2018年对田间种植13年的转基因毛白杨花粉活力和杂交结实率检测结果表明转基因毛白杨花粉几乎没有活力,杂交结实率极低。此外,分别于2017年和2018年对田间种植12年、13年的转基因毛白杨林下土壤微生物基因水平转移情况进行PCR检测,连续两年的试验结果表明:我们暂未检测到外源基因水平转移到土壤微生物基因组中。B转基因毛白杨枯落物外源基因自然降解周期的研究。2017年5月、7月、9月开展转基因毛白杨枯落物中外源基因在自然环境中的降解周期试验,试验结果表明:转基因毛白杨的外植体(枝、茎和叶)无论是埋在土里、飘落在地表、飘落在草坪上,其外源基因均能在3个月后自然降解。C种植12年的转基因杨树对土壤可培养微生物影响的研究结果表明种植12年的转基因杨树暂未对林下根际土壤可培养微生物(细菌、真菌和放线菌)数量造成显著影响。D转基因杨树对其内生细菌群落多样性影响的研究结果表明:转基因毛白杨与对照非转基因毛白杨根和茎内生细菌群落结构无显著差异,而叶片内生细菌群落结构存在显著差异,差异显著的菌属主要有蓝藻菌属(Cyanobacteria)、分支杆菌属(Mycobacterium)、罗尔斯通菌属(Ralstonia)、假单胞菌属(Pseudomonas)和伯克氏菌属(Burkholderia-Paraburkholderia)。