苏丹草和高丹草转录组测序及其差异基因表达分析

为了初步探明苏丹草[Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]和高丹草[Sorghum bicolor(Linn.) Moench.×Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]相关差异基因的表达,本研究对两者进行转录组测序,并对分蘖调控以及粗蛋白和木质素合成关联基因的差异表达进行分析。结果表明:与苏丹草相比,高丹草的单株分蘖数显著降低,粗蛋白、木质素和独角金内酯含量以及果糖激酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、反肉桂酸4-单加氧酶活性显著提高,己糖激酶-3(HXK3)、果糖激酶2(FRK2)、天冬氨酸转氨酶(ASPAT)、S-腺苷甲硫氨酸合成酶1(SAMS1)、多酚氧化酶II(PPOII)、双功能天冬氨酸激酶/高丝氨酸脱氢酶2(AKI/DHI2)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、反-肉桂酸4-单加氧酶(C4H)基因表达上调,独角金内酯酯酶D14(SLsE D14)基因表达下调。本研究为苏丹草和高丹草相关功能基因的克隆、分子标记开发等工作奠定了基础。

调控S木质素合成基因F5H1研究进展及对竹遗传改良的展望

植物特异调控S木质素生物合成F5H1基因的克隆与遗传转化研究,有利于在木质素含量不变的情况下,改变木质素组分,提高制浆效率,减少污染,对造纸工业的可持续发展有着很重要的意义。该文着重综述了近年来不同植物F5H1基因克隆和遗传转化的研究现状,并对未来F5H基因在调控竹木质素组分改变方面的研究前景进行了展望。

木质素树脂／线型酚醛树脂模压材料的研究

研究了在酚醛模压材料中，用木质素树脂代替部分线型酚醛树脂的可能性及固化反应动力学。结果表明，硫酸盐法造纸制浆废液中的木质素，经羟甲基化改性后，可在酚醛模塑料中，代替部分线型酚醛树脂。加入少量改性剂，如氯化橡胶（树脂总量的５％），用羟甲基化木质素代替２５％的线型酚醛树脂，其力学性能、热稳定性能基本相同，而绝缘性则有所提高。二氧六环抽提结果表明，羟甲基化木质素参与了固化交联反应。由ＤＳＣ图谱，采用小泽丈夫（Ｄｏｙｌｅ－Ｏ２ａｗａ）法进行线性回归，得到线型酚醛树脂、木质素树脂／线型酚醛树脂及木质素树脂／线型酚醛树脂／氨化橡胶的表现活化能分别为７１．８、７４．７、７５．９ｋＪ／ｍｏｌ，说明它们的固化速率相近。

位错对天然纤维力学性能的影响机理研究

天然纤维中的位错是纤维中最弱部分,对纤维的拉伸强度具有重大的影响。为研究位错对天然纤维力学性能的影响机理,本文采用了OM(光学显微镜)以及FEG-SEM对大麻纤维的位错进行了形态表征;利用XRD和ATR-FTIR确定纤维的结晶度;通过ATR-FTIR谱图的分析以及解卷积分析,研究了位错处纤维素氢键,半纤维素以及木质素的脱除。结果显示,位错处微纤维角发生急剧变化,纤维结晶度低;位错从三个方面对天然纤维的力学性能进行影响:1)纤维素的氢键断裂,尤其是O(3)H—O(5)的分子内氢键断裂,降低了纤维素的结晶度以及纤维的应变能;2)半纤维素的脱除,导致细胞壁各层出现较为严重的分层,使得纤维的组织松散,降低微纤维与木素之间的剪切应力转移;3)S-木质素的脱除,降低了木质素网络结构的强度,导致微纤维转移的剪切应力降低。

四川慈竹和硬头黄木质素含量及G与S比值的研究

以四川4个地区两种丛生竹慈竹和硬头黄为材料,对其木质素含量和G与S比值进行研究的结果表明,4个地区木质素含量均为慈竹高于硬头黄,多数地区竹种间木质素含量的差异不大。在所有地区中,以三台慈竹木质素含量最高,长宁最低;而硬头黄木质素含量以三台地区含量最高,青神最低。同一地区硬头黄G/S值较慈竹低。不同地区中以绵阳硬头黄G/S值最低,其次是长宁慈竹、青神硬头黄和青神慈竹。长宁地区种植的慈竹、绵阳及青神种植的硬头黄对造纸较适合。

白蚁肠道木质素分解菌、染料脱色菌的分离鉴定及产酶条件优化

分离具有木质素分解功能的菌株,并优化其产酶条件,同时观察分离菌株对染料的脱色情况,可为有效分解利用木质素提供必要的微生物资源。利用苯胺蓝平板法从黑胸散白蚁肠道中分离到2株具有木质素分解功能的菌株PY12、MX5,经16srRNA鉴定PY12、MX5分别为肠杆菌属的霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)、芽孢杆菌属的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。优化后菌株PY12LiP活力提高为278U/L,菌株MX5LiP活力提高为256U/L。并研究二者对6种染料的脱色效果观察,发现菌株PY12、MX5对6种染料都有不同程度的脱色作用,但对结晶紫脱色作用较弱。

2种木质素单体在紫花苜蓿茎中沉积的研究

【目的】紫花苜蓿是优质的豆科牧草,木质素的存在影响其利用效率。从木质素单体角度出发,研究愈创木基木质素(guaiacyl lignin,简称G木质素)和紫丁香基木质素(syringyl lignin,简称S木质素)在紫花苜蓿茎中不同节间的沉积。【方法】运用组织化学染色方法,对紫花苜蓿茎中2种木质素单体进行单独染色,制作临时切片,在显微镜下观测、拍照。【结果】紫花苜蓿上部节间沉积较少的木质素,下部节间沉积较多的木质素,这种差异主要由木质化的次生木质部大量生成和髓木质化引起;2种木质素单体沉积存在差异,上部节间,髓射线有S木质素沉积,无G木质素沉积;下部节间则在髓薄壁细胞有S木质素沉积,无G木质素沉积。【结论】2种木质素单体主要沉积在苜蓿茎的初生韧皮部、初生木质部、次生木质部和髓等组织,且下部节间沉积较多的木质素。2种木质素单体在苜蓿茎的沉积存在差异,在髓射线和髓薄壁细胞均表现为S木质素的沉积范围高于G木质素。

3种木质素降解菌的筛选及对构树降解的研究

[目的]筛选高效降解木质素的菌种。[方法]通过马铃薯琼脂平板培养、马铃薯液体摇瓶培养和变色反应,对采自吉文山枯木中的木质素降解菌进行了筛选,并对其降解构树的卡伯值和纤维素进行了测定。[结果]共筛选出3种对木质素降解能力较强的菌种,分别为JWS-1、JWS-2和向日葵菌核病菌。[结论]为进一步研究生物制浆奠定了基础。

GA_3和IAA对慈竹木质素动态积累和S/G的调控效应

以慈竹为材料,通过喷洒不同浓度和比例的赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA),研究慈竹茎部木质素动态积累规律以及GA3和IAA对慈竹茎部木质素S/G比例的调控效应。结果表明,GA3和IAA组合处理对慈竹茎杆木质素含量动态积累的调控效应不同:50 mg.L-1GA3+200 mg.L-1IAA(GA350IAA200)组合处理和对照(清水处理)的慈竹的木质素含量动态积累趋势基本一致,二者都在处理10 d和30 d时出现2个高峰;GA350IAA200处理具有降低木质素含量的作用;而200 mg.L-1GA3+50 mg.L-1IAA(GA3200IAA50)组合处理改变了慈竹木质素含量动态积累趋势,具有增加慈竹木质素含量的作用。GA3和IAA组合处理改变了慈竹茎部S/G比值的变化趋势,具有降低S/G比值的作用;GA3和IAA组合处理对慈竹茎部木质素和S/G比值的调控作用因GA3和IAA浓度和配比不同而不同。

HZSM-5/[BMIm]Cl复合改性木质素结构及其热稳定性研究

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIm]Cl)中以四氢萘为供氢剂,采用固体酸HZSM-5在130℃对碱木质素进行改性。并利用FT-IR、UV、SEM和TGA检测手段对改性前后的木质素进行表征分析。FT-IR测试结果表明改性后木质素共轭羰基峰消失;UV测定的结果显示羟基含量增加了37.47%,木质素活性得到了提高;SEM分析发现改性后的木质素颗粒变小,形貌变得规则,而热重分析表明改性后的木质素热稳定性下降,并印证了羟基含量的增多。这些理化性质的改变为木质素的改性提供了一条可行的路径。

Screening of 3 Ligin-Degrading Strains and Study on their Degradation of Papermulberry (Broussonetia Papyrifera)

[ Objective] The paper was to screen lignin-degrading strains with high efiqcacy. [ Method] Through potato agar plate culture, potato liquid shake-flask culture and Bavendamm＇ s reaction, the lignin-degrading strains collected from the dead wood in Jiwen Mountain were screened, their kappa values and cellulose for degrading papermulberry were also determined. [ Result] A total of 3 species of strains with strong degradation ability on ligin were screened out, including JWS-1, JWS-2 and Sclerotinia sclerotiorum （Lib.）de Bary. [Condusion] The study laid basis for further study on bio-pulping.

木质素单体结构分析方法及在木材研究中的应用

对木质素组成单元的分析方法、分布特征及木质素单体分析的应用发展现状进行回顾,提出存在的问题并展望了该领域的发展方向。木质素构造单体可采用色谱法或光谱法进行分析。色谱法研究一般需要对木质素进行降解,如硝基苯氧化、硫代酸解、衍生后还原裂解(DFRC)等前处理,再经气相色谱(GC)、气质联用(GC/MS)等进行分析,由于降解的选择性和不完全性导致分析具有一定的片面性。裂解气质联用法(Py-GC/MS)可直接裂解粉状样品,省却复杂的木质素溶解及衍生处理过程,是研究木质素单体构成的有力工具。液相色谱/质谱(HPLC/MS)技术是本领域的研究极有发展前景的研究手段。光谱法主要有红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)和固体二维核磁等,光谱分析适用于固体样品,是分析原本木质素的有力工具。以色谱法、光谱法为主的分析方法已极大地推动了探明木质素构造单体的研究进程。基于木质素大分子结构的复杂性,对木质素单体分析的重点仍在可控降解、单体产率的提高及多种手段的联合表达等方面。木质素3种结构单体的组成比例随树种、产地、木材部位及在组织细胞中的分布等因素而异,与木材的材性、耐久性、加工利用性等有密切关系,尤其对速生材材性的研究与定向培育起着重要的指导作用。

木质素与酶的作用机制及其在纤维素酶水解中的影响研究进展

化石燃料的持续开采与使用对环境产生了严重的负面影响,使得开发可再生清洁能源代替传统能源成为必然。木质纤维素是一种丰富的可再生资源,可转化为生物乙醇、氢气等生物质燃料,被认为是代替化石燃料的理想替代品。其中木质纤维原料转化为生物乙醇需经过预处理、酶水解以及微生物发酵这3个关键步骤,而纤维素酶水解通常会受到酶、水解条件、底物等诸多因素的影响。针对木质素对纤维素酶水解的影响研究进行综述,大量研究发现,木质素是纤维素酶水解过程中的主要抑制剂。木质素既可以吸附纤维素酶,与纤维素酶发生无效吸附;又可以作为物理屏障,阻碍酶对纤维素的生产性吸附。尽管通过预处理可以去除大部分的木质素,但依旧无法从根源上缓解木质素对纤维素酶水解的影响,研究木质素的结构单元对酶解效率的影响可能是当前生物乙醇转化中木质素在纤维素酶水解中的研究方向。

甘蓝型油菜茎秆纤维组分含量和木质素单体G/S近红外模型构建

【目的】探索近红外光谱分析技术在甘蓝型油菜茎秆纤维组分含量及木质素单体G/S测定中应用的可能性。【方法】采集近红外光谱,根据马氏距离GH(Global H)筛选出103份纤维组分含量材料和75份木质素单体G/S材料作为定标样品,采用Van Soest法和GC-MS法对茎秆纤维组分含量和木质素单体比例进行测定,统计结果表明定标样品化学测定值变异范围较大,3次重复差异较小,可用于近红外模型构建。运用不同光谱预处理方法和化学计量学方法建立校正模型,对比各模型性能参数,筛选出最优定标模型并用检验集对模型进行验证。【结果】采用修正偏最小二乘法(MPLS)建立模型最佳。中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)、酸性洗涤木质素(acid detergent lignin,ADL)与木质素单体G/S的交叉验证相关系数(1-VR)分别为0.864、0.861、0.872和0.920,定标相关系数(RSQ)分别为0.892、0.891、0.907和0.953。用检验集对模型进行验证,NDF、ADF、ADL及木质素单体G/S模型的外部检验相关系数(RSQ)分别为0.837、0.818、0.870和0.935,其预测标准差(SEP)为0.680、0.636、0.348和0.054。【结论】试验所建模型质量较好,能快速测量茎秆纤维组分含量和木质素单体G/S,可为油菜抗病抗倒伏育种研究提供技术支持。

甘蓝型油菜茎秆菌核病抗性与木质素含量及其单体G/S的相关性分析及QTL定位

菌核病是一类非专一性的植物真菌病原菌,寄主范围广泛,严重危害农作物的生产。对高世代重组自交系群体(RIL)及F2群体终花期茎秆进行菌核病抗性接种鉴定,根据构建的近红外模型对接种鉴定的茎秆木质素含量、单体组分比例进行测定,并进行相关性分析和QTL定位。结果表明在2013年和2014年RIL群体茎秆菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数分别为–0.348和–0.286,与单体G/S呈显著正相关,相关系数分别为0.198和0.167。2014年F2群体菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数为–0.306,与单体G/S相关性为0.142。F2:3家系抗(感)植株茎部切片间苯三酚染色观察表明抗性较强的材料木质素含量高于抗性较弱的材料。根据已构建的重组自交系高密度SNP遗传图谱,利用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析,共检测到18个QTL,其中9个菌核病抗性相关QTL分布于A05、A06、C04和C06染色体,单个QTL可解释的表型变异为2.38%~12.05%;3个木质素含量QTL分别位于A04、A05和C01染色体,单个QTL可解释表型变异的2.03%~13.75%。6个木质素单体G/S QTL分布于A08、C03和C07染色体,单个QTL可解释表型变异的2.06%~8.66%。本文研究结果为油菜菌核病抗性育种提供了新的思路和理论基础。

木素型造纸化学品

本文介绍了木素及其衍生物用于助留助滤剂、施胶剂、染料、增强剂等的情况,说明以木素为原料可以开发出用于造纸的各种化学品——木素型造纸化学品。

入口电离质谱法快速分析南、北五味子木质素化学成分及差异标志物的鉴定

采用入口电离质谱技术,对南、北五味子的敞开式质谱轮廓进行分析,建立了快速定性中药五味子中木质素类成分及对南、北五味子快速鉴别的方法。结果表明,利用四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱结合入口电离技术,仅采用Full MS扫描方式,在复杂基质中可快速分析南、北五味子中的共9种木质素类化学成分并通过特征差异性标志物安五脂素对南五味子进行鉴别。方法可用于中药材五味子的原位分析及鉴定。