《楊樹細胞壁多糖與木質素消長關係機理研究》是依託北京林業大學，由蓋穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：楊樹細胞壁多糖與木質素消長關係機理研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：蓋穎
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
樹木細胞壁的結構與組成是決定著木材材質與用途的主要因素，解析楊樹細胞壁多糖的精細結構以及闡明細胞壁結構多糖與木質素消長關係的機理十分必要。本研究擬以實驗室前期研究積累的7年生木質素含量下調的楊樹和對照楊樹為材料，（1）利用光鏡和掃描電鏡觀測其木質化組織的顯微與超微結構；（2）結合化學法與GC/MS、HPLC/MSn技術分析木質素含量/組成（S/G比值）變化所導致的細胞壁主要組分的消長關係、以及細胞壁多糖中半纖維素和果膠精細結構的變化規律；（3）對7年生對照和木質素含量下調的楊樹木質化組織採樣進行基因表達譜晶片分析，鑑定木質素合成變化引起的纖維素、半纖維素和果膠生物合成與降解過程中的若干關鍵酶基因；並通過酶學實驗進行功能驗證，以期揭示楊樹細胞壁多糖與木質素消長關係的分子機制，為分子設計調控植物細胞壁的結構與組成，定向改良樹木生長與木材材性提供理論參考。
結題摘要
樹木細胞壁的結構與組成是決定著木材材質與用途的主要因素，解析楊樹細胞壁多糖的精細結構以及闡明細胞壁結構多糖與木質素消長關係的機理十分必要。項目以野生型和轉毛白楊4CL1 基因楊木為研究對象，利用螢光顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察分析木材細胞形態，結果顯示下調4CL1基因的植株中纖維細胞壁厚度都有所下降，導管分子有不停程度的塌陷；纖維細胞和木射線細胞形態上沒有明顯差異，導管均為紋孔型導管，未發現侵填體。利用化學分析法測定木材細胞壁各組分含量。木材細胞壁單糖組分分析顯示，在下調4CL1基因的植株中高甲酯化的鹼性果膠含量與對照相比有顯著升高，在果膠組分中以木糖、阿拉伯糖和葡萄糖含量對多，其中L-阿拉伯糖和D-木糖為差向異構體。在下調4CL1基因的植株中果膠組分里的木糖含量有不同程度的下降，相應的阿拉伯糖有不同程度上升。果膠中木糖的變化趨勢也與木質素變化趨勢一致，說明在細胞壁形成過程中木糖可能存在與木質素的連線。在半纖維素的含量中也變現為抑制4CL1基因表達半纖維素含量升高，這可能是4CL1基因在改變植物細胞生物質的轉化方向中起到一定的作用。研究發現，調控4CL1基因的表達不僅改變了木質素總量，同時也改變了木質素單體含量。在下調4CL1基因的植株中G型木質素含量有所升高，導致S:G比值與對照相比降低。結合基因晶片分析數據，對肉桂醇脫氫酶(CAD), 肉桂醯輔酶A還原酶(CCR)，木葡聚糖轉移酶(XTH)等酶的活性進行了研究，為分子設計調控植物細胞壁的結構與組成，定向改良樹木生長與木材材性提供理論參考。
