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科研成果

我國楊樹人工林主要栽培品種木質部發育分子機制取得新進展

發布時間:2020-06-02點擊率:479

黑楊派楊樹(美洲黑楊、歐洲黑楊、歐美楊)是我國生態防護林樹種,同時可作爲造紙工業、生物燃料生産的木質纖維原料。

論文研究材料是從我國楊樹人工林選取的9年生中林46、108楊、n179楊、丹紅楊、南楊等5個典型品種,通過顯微觀察、轉錄組測序、基因共表達網絡、煙草瞬時表達、定量PCR等技術,分析了5個楊樹品種植株木質部發育結構差異(圖1)和基因表達模式,確定了木質部發育的大量候選調控因子,驗證了候選基因對細胞壁生物合成基因的潛在調控作用(圖2),探討了楊樹木質部發育的分子機制。丹紅楊成熟纖維細胞壁最厚,n179楊木質部最大直徑導管數量最少。共鑒定出10331個差異表達基因,其中大部分與細胞程序化死亡和次生細胞壁增厚有關。聚類分析和GO富集分析表明,丹紅楊核苷酸分解、代謝過程、轉移酶和細胞骨架相關基因高表達,而n179楊高表達基因則與細胞壁大分子分解和多糖結合過程有關。

本研究爲提高生物燃料轉化率和生物能源樹種基因工程改良提供潛在的候選基因,對楊樹分子設計育種具有重要理論意義。

图1 5个杨树品种生长及木质部结构

图2 候选基因转录调控验证

研究結果以“Insights of molecular mechanism of xylem development in five black poplar cultivar”發表在Frontiers in plant science上。博士生张磊为第一作者,张进和胡建军为通讯作者,研究工作得到了国家重点研发计划、林木遗传育种国家重点實驗室、国家转基因专项等课题的资助。