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。

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。

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。

丹参木质素及其单体含量的测定

本文建立了一种准确、快速的检测丹参中木质素及其单体含量的方法。采用Klason法和紫外分光光度法分别对丹参根和茎中酸不溶性木质素(Klason木质素)和酸溶性木质素含量进行了测定;运用硫代酸解法并结合气相色谱-质谱法(GC-MS)分别对丹参根和茎中各木质素单体组成进行了分析。结果显示,总木质素在丹参根和茎中的含量分别为280.7mg/g和160.4mg/g,其中Klason木质素含量分别为173.8mg/g和134.5mg/g;酸溶性木质素含量分别为106.9mg/g和25.9mg/g。H型、G型和S型木质素单体在丹参根中的含量分别为14.4μmol/g、2 070.2μmol/g、1 886.4μmol/g,在丹参茎中的含量分别为15.3μmol/g、212.8μmol/g、50.6μmol/g。利用本研究建立的方法可以准确、快速的检测丹参中各类木质素及其单体的含量,此方法可为其它药用植物木质素类化合物的定性、定量分析提供借鉴。

紫花苜蓿茎秆组织中木质素的分布与沉积模式

以甘农5号紫花苜蓿(Medicago sativa‘Gannong No.5’)为材料,采用组织化学染色方法研究了茎秆中木质素的发生、分布与沉积规律。结果表明,苜蓿茎秆中木质素的分布与生长部位密切相关,在茎秆顶端初生维管组织中仅木质部有木质素分布,随节间下移,木质素开始在初生韧皮纤维、次生木质部和髓射线中大量沉积;茎秆中存在G、S两种木质素,S木质素的发生迟于G木质素;在维管束之间,两种木质素均以"厚角组织处维管束→厚角组织间维管束"的模式沉积,但在维管束内,木质素沉积表现出异质性,G木质素沉积模式为"初生木质部导管→初生韧皮纤维→次生木质部和髓射线";S木质素沉积模式为"初生韧皮纤维→次生木质部和髓射线→髓薄壁细胞"。分析认为,紫花苜蓿茎秆中木质素特殊的沉积模式可能是其对北温带生长环境的一种适应对策。