發(fā)布時間：2020-11-12 13:56

　　 楊樹是生物質(zhì)能源用的重要原材料,通過基因改良技術(shù)培養(yǎng)出酶解效率高,木質(zhì)素含量低以及木材材性優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因楊樹,對于將其應(yīng)用于生物質(zhì)能源、制漿造紙以及木材工業(yè)具有重要研究價值。因此本文以木質(zhì)素含量降低的轉(zhuǎn)HCT基因銀腺楊無性系84K(Populus alba×P.glandulosa cl.`84k')、纖維素含量降低的MYB216顯性抑制轉(zhuǎn)基因銀腺楊無性系84K(Populus alba×P.glandulosa cl.`84k')和非轉(zhuǎn)基因銀腺楊無性系84K為研究對象,主要采用乙酰溴法和共聚焦拉曼光譜儀等方法對其不同發(fā)育階段的轉(zhuǎn)HCT基因楊木細(xì)胞壁化學(xué)組分平均含量和微區(qū)含量分布進(jìn)行了測定;采用光學(xué)顯微鏡和纖維離析的方法對其不同發(fā)育階段組織細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行了觀測;采用透射電子顯微鏡和X射線衍射儀觀測了轉(zhuǎn)HCT基因楊木的細(xì)胞壁超微構(gòu)造;同時采用乙酰溴法、光學(xué)顯微鏡以及X射線衍射儀對MYB216顯性抑制轉(zhuǎn)基因楊木的化學(xué)組分平均含量、組織細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞壁超微構(gòu)造進(jìn)行了初步觀測。并對比分析了抑制木質(zhì)素、纖維素的合成后,楊樹植株莖桿化學(xué)組分與微觀構(gòu)造產(chǎn)生的響應(yīng)作用的差異性。本論文主要研究結(jié)果如下:1.轉(zhuǎn)HCT基因楊木化學(xué)組分含量變化(1)轉(zhuǎn)HCT基因楊木和對照組楊木基本化學(xué)組成成分相同,但轉(zhuǎn)HCT基因楊木平均木質(zhì)素含量(146.0μg/mg)和半纖維素含量(238.7μg/mg)較對照組楊木的降低,且平均下降量分別為8.18%和3.71%;纖維素的平均含量(438.3μg/mg)較對照組的增加,平均增加量為5.98%。(2)在不同高度上,轉(zhuǎn)HCT基因楊木木質(zhì)素下調(diào)程度和纖維素增加程度均為上部大于中部和下部。兩類楊木從莖端向下隨著木質(zhì)化程度逐漸增加,木質(zhì)素的濃度逐漸增加,且上部均表現(xiàn)出纖維素含量低,半纖維素含量高,而中部和下部則呈現(xiàn)出相反的趨勢。(3)化學(xué)組分微區(qū)分布結(jié)果表明,基因調(diào)控并未改變木質(zhì)素的分布規(guī)律,均為細(xì)胞壁中細(xì)胞角隅的木質(zhì)素濃度最大,胞間層次之,次生壁最小;超微結(jié)構(gòu)觀察也發(fā)現(xiàn)細(xì)胞角隅和復(fù)合胞間層較次生壁沉積的木質(zhì)素多。2.轉(zhuǎn)HCT基因楊木組織細(xì)胞形態(tài)特征(1)轉(zhuǎn)HCT基因楊木纖維壁厚(2.24μm)較對照組平均降低了6.28%,纖維細(xì)胞腔徑平均值(12.07μm)較對照組楊木增大了10.12%,且在不同高度變化趨勢相同,表明轉(zhuǎn)HCT基因楊木細(xì)胞呈現(xiàn)出壁薄腔大的特點。(2)轉(zhuǎn)HCT基因楊木的纖維長度和纖維寬度的平均值分別為490μm和19.1μm,分別較對照組楊木的增加了5.60%和6.11%,且在不同高度上,楊木纖維長度值隨木質(zhì)化程度的增加而增加,并達(dá)到顯著差異。3.轉(zhuǎn)HCT基因楊木細(xì)胞壁超微構(gòu)造變化(1)轉(zhuǎn)HCT基因楊木的細(xì)胞壁S1、S2、S3層壁厚較對照組均有不同程度的變薄,但S2層細(xì)胞壁變薄更明顯,表明轉(zhuǎn)基因楊木細(xì)胞壁變薄主要為S2層細(xì)胞壁變薄所致。(2)轉(zhuǎn)HCT基因楊木和對照組楊木的微纖絲角平均值分別為20.13°和19.21°,兩者未達(dá)到顯著差異,纖維素相對結(jié)晶度相同,均為39.1%,說明抑制HCT基因表達(dá)并未引起楊木細(xì)胞壁微纖絲排列方向和纖維素結(jié)晶度的變化。4.MYB216-SRDX轉(zhuǎn)基因楊木化學(xué)組分與微觀構(gòu)造變化(1)MYB216-SRDX轉(zhuǎn)基因楊木和對照組楊木基本化學(xué)組成成分相同,但其纖維素(313.5μg/mg)、木質(zhì)素(133.4μg/mg)和半纖維素含量(257.8μg/mg)均較對照組降低,且分別下降了11.6%、4.77%、3.70%。表明通過顯性抑制MYB216基因的表達(dá),主要引起植株纖維素含量的降低,并伴有木質(zhì)素和半纖維素含量少量降低。(2)MYB216-SRDX轉(zhuǎn)基因楊木的纖維壁厚較對照楊木變薄,其微纖絲角和纖維素結(jié)晶度(17.71°和36.0%)相對于對照組楊木的(19.55°和39.1%)分別降低了9.26%和7.69%,表明通過顯性抑制MYB216基因的表達(dá),對楊木植株的微纖絲角和纖維素結(jié)晶度均有顯著影響。
【學(xué)位單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S781
【部分圖文】：

本論文技術(shù)路線圖

Ai 抑制 HCT 基因表達(dá)的轉(zhuǎn)基因銀腺楊無性系 84K（P）（簡稱轉(zhuǎn) HCT 基因楊木，圖中標(biāo)為“HCT”）和非轉(zhuǎn)基組楊木，圖中標(biāo)為“CK”）為試驗材料。轉(zhuǎn) HCT 基因及究所及林木遺傳育種國家重點實驗室培育，分子鑒定結(jié) 63%。選取 HCT 基因表達(dá)顯著下降的楊樹植株進(jìn)行扦插月（溫室條件為溫度為 28±2°，濕度 65%），并于 9 月選取 9 株轉(zhuǎn)基因和對照組楊樹進(jìn)行生長表型觀測，同時對照組楊樹各 3 株作為試驗材料進(jìn)行化學(xué)組分及微觀構(gòu)因和對照組楊樹取材前照片。

圖 2-2 為本論文研究內(nèi)容中試樣取樣示意圖，轉(zhuǎn) HCT 基因楊木和對照組楊木取幼嫩的部位 1、3、5、7 節(jié)間用于顯微構(gòu)造觀察；從第 11 節(jié)間開始，將兩類楊木分為上（11-20 節(jié)）、中（21-30 節(jié)）、下（31-40 節(jié)）三個部位，進(jìn)行不同高度化學(xué)組分含量及微區(qū)分布、組織細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞壁微觀結(jié)構(gòu)變化的研究，其中每個部位的取樣流程如圖中中部的示意圖所示。
【參考文獻(xiàn)】

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1 楊躍文;溫陽;張文軍;王曉江;;8個產(chǎn)地黃柳纖維形態(tài)及纖維含量的比較[J];內(nèi)蒙古林業(yè)科技;2012年03期

2 劉亞梅;劉盛全;;人工授力歐美楊107楊不同傾斜角度苗木的微纖絲角、基本密度和軸向干縮率[J];林業(yè)科學(xué);2011年08期

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2 魏凱莉;MYB216調(diào)控楊樹纖維素合成的機制研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2016年

3 葉勝龍;毛白楊MYB055轉(zhuǎn)錄因子在次生壁合成中的調(diào)控機制研究[D];西南大學(xué);2015年

本文編號：2880821