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毛白杨(Populus tomentosa Carr.)是我国特有的乡土杨树,具有速生、优质和抗逆性强等特性,在我国北方,尤其是在黄河中下游林业生产和生态环境建设中占有重要地位。但随着栽培面积的不断扩大,一些病害的发生严重影响着它的推广。叶锈病是危害最为严重的病害之一,以马格栅锈菌(Melampsora magnusiana Wanger)致病性为最强。它通常侵害幼苗及成年树的叶片和芽,从而形成黄色小斑点,致使植物光合效率降低,造成受害叶片提早落叶,严重时则会形成大型枯斑,病叶和病芽枯死,严重影响了杨树的生长和发育。而目前有关毛白杨抗病方面的研究还很少,尤其在抗病遗传资源筛选、抗病品种选育和抗病基因定位与克隆等方面还未见报道,因此,在对毛白杨抗病遗传资源研究的基础上,分离抗叶锈病基因并对其产物的功能进行研究显得尤为必要,最终获得抗叶锈病的毛白杨转基因植株,将对毛白杨抗病性状的遗传改良具有重要的理论意义和生产价值。本研究克隆了NBS型抗病相关基因PtDRG01,并对其进行了原核表达分析和毛白杨RNAi基因转化研究,得到了如下主要结论:1.在已分离的NBS型抗病候选基因PtDRG01的基础上,构建了其原核表达载体pGEX-KG-Pt01,并导入大肠杆菌XA90,经IPTG诱导表达后,SDS-PAGE电泳分析显示,PtDRG01表达的蛋白分子量约为79kD。同时对原核表达体系以及融合蛋白的表达特性进行了优化与分析。结果表明,最佳诱导表达条件为1mmol/L IPTG在37℃下诱导4h,所表达的融合蛋白为胞内分泌的可溶性蛋白。利用谷胱苷肽-琼脂糖亲和层析柱纯化获得了电泳纯级的目的蛋白,然后采用改良钼蓝比色法对PtDRG01蛋白进行生化功能分析。结果显示该蛋白仅能微弱地催化ATP的水解,其生化特性还有待采用同位素标记法等更灵敏的方法进一步研究。2.本研究成功建立了三倍体毛白杨无性系[(P. tomentosa×P. bolleana)×P. tomentosa]高效的叶片再生体系,构建了PtDRG01基因的RNAi表达载体,并采用基因枪法进行三倍体毛白杨高抗无性系的遗传转化研究,获得了一批卡那霉素抗性植株,PCR检测证实外源基因已整合到三倍体毛白杨基因组内,进一步的分子检测与抗病试验正在进行之中。本研究为毛白杨抗病基因的功能鉴定及抗病性状的分子育种提供了重要的科学理论依据,具有重要的应用价值。