HCT和MYB216转基因银腺杨木材化学组分与微观构造研究

发布时间：2020-11-12 13:56

　　 杨树是生物质能源用的重要原材料,通过基因改良技术培养出酶解效率高,木质素含量低以及木材材性优良的转基因杨树,对于将其应用于生物质能源、制浆造纸以及木材工业具有重要研究价值。因此本文以木质素含量降低的转HCT基因银腺杨无性系84K(Populus alba×P.glandulosa cl.`84k')、纤维素含量降低的MYB216显性抑制转基因银腺杨无性系84K(Populus alba×P.glandulosa cl.`84k')和非转基因银腺杨无性系84K为研究对象,主要采用乙酰溴法和共聚焦拉曼光谱仪等方法对其不同发育阶段的转HCT基因杨木细胞壁化学组分平均含量和微区含量分布进行了测定;采用光学显微镜和纤维离析的方法对其不同发育阶段组织细胞形态进行了观测;采用透射电子显微镜和X射线衍射仪观测了转HCT基因杨木的细胞壁超微构造;同时采用乙酰溴法、光学显微镜以及X射线衍射仪对MYB216显性抑制转基因杨木的化学组分平均含量、组织细胞形态和细胞壁超微构造进行了初步观测。并对比分析了抑制木质素、纤维素的合成后,杨树植株茎杆化学组分与微观构造产生的响应作用的差异性。本论文主要研究结果如下:1.转HCT基因杨木化学组分含量变化(1)转HCT基因杨木和对照组杨木基本化学组成成分相同,但转HCT基因杨木平均木质素含量(146.0μg/mg)和半纤维素含量(238.7μg/mg)较对照组杨木的降低,且平均下降量分别为8.18%和3.71%;纤维素的平均含量(438.3μg/mg)较对照组的增加,平均增加量为5.98%。(2)在不同高度上,转HCT基因杨木木质素下调程度和纤维素增加程度均为上部大于中部和下部。两类杨木从茎端向下随着木质化程度逐渐增加,木质素的浓度逐渐增加,且上部均表现出纤维素含量低,半纤维素含量高,而中部和下部则呈现出相反的趋势。(3)化学组分微区分布结果表明,基因调控并未改变木质素的分布规律,均为细胞壁中细胞角隅的木质素浓度最大,胞间层次之,次生壁最小;超微结构观察也发现细胞角隅和复合胞间层较次生壁沉积的木质素多。2.转HCT基因杨木组织细胞形态特征(1)转HCT基因杨木纤维壁厚(2.24μm)较对照组平均降低了6.28%,纤维细胞腔径平均值(12.07μm)较对照组杨木增大了10.12%,且在不同高度变化趋势相同,表明转HCT基因杨木细胞呈现出壁薄腔大的特点。(2)转HCT基因杨木的纤维长度和纤维宽度的平均值分别为490μm和19.1μm,分别较对照组杨木的增加了5.60%和6.11%,且在不同高度上,杨木纤维长度值随木质化程度的增加而增加,并达到显著差异。3.转HCT基因杨木细胞壁超微构造变化(1)转HCT基因杨木的细胞壁S1、S2、S3层壁厚较对照组均有不同程度的变薄,但S2层细胞壁变薄更明显,表明转基因杨木细胞壁变薄主要为S2层细胞壁变薄所致。(2)转HCT基因杨木和对照组杨木的微纤丝角平均值分别为20.13°和19.21°,两者未达到显著差异,纤维素相对结晶度相同,均为39.1%,说明抑制HCT基因表达并未引起杨木细胞壁微纤丝排列方向和纤维素结晶度的变化。4.MYB216-SRDX转基因杨木化学组分与微观构造变化(1)MYB216-SRDX转基因杨木和对照组杨木基本化学组成成分相同,但其纤维素(313.5μg/mg)、木质素(133.4μg/mg)和半纤维素含量(257.8μg/mg)均较对照组降低,且分别下降了11.6%、4.77%、3.70%。表明通过显性抑制MYB216基因的表达,主要引起植株纤维素含量的降低,并伴有木质素和半纤维素含量少量降低。(2)MYB216-SRDX转基因杨木的纤维壁厚较对照杨木变薄,其微纤丝角和纤维素结晶度(17.71°和36.0%)相对于对照组杨木的(19.55°和39.1%)分别降低了9.26%和7.69%,表明通过显性抑制MYB216基因的表达,对杨木植株的微纤丝角和纤维素结晶度均有显著影响。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S781
【部分图文】：

本论文技术路线图

Ai 抑制 HCT 基因表达的转基因银腺杨无性系 84K（P）（简称转 HCT 基因杨木，图中标为“HCT”）和非转基组杨木，图中标为“CK”）为试验材料。转 HCT 基因及究所及林木遗传育种国家重点实验室培育，分子鉴定结 63%。选取 HCT 基因表达显著下降的杨树植株进行扦插月（温室条件为温度为 28±2°，湿度 65%），并于 9 月选取 9 株转基因和对照组杨树进行生长表型观测，同时对照组杨树各 3 株作为试验材料进行化学组分及微观构因和对照组杨树取材前照片。

图 2-2 为本论文研究内容中试样取样示意图，转 HCT 基因杨木和对照组杨木取幼嫩的部位 1、3、5、7 节间用于显微构造观察；从第 11 节间开始，将两类杨木分为上（11-20 节）、中（21-30 节）、下（31-40 节）三个部位，进行不同高度化学组分含量及微区分布、组织细胞形态和细胞壁微观结构变化的研究，其中每个部位的取样流程如图中中部的示意图所示。
【参考文献】

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本文编号：2880821