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通过木质素调控改良杨树制浆性能的研究

2020-12-02阅读(416)

通过木质素调控改良杨树制浆性能的研究

论文摘要

木质素是一类酚类次生代谢产物,在植物体内行使重要的生理功能,但它却是形成造纸污染的主要来源。利用基因工程手段,在分子水平调节木质素的生物合成,降低木质素的含量或改变组分以培育适合造纸的植物原料树种具有较大的应用价值和环保效益。本实验主要研究木质素合成途径涉及的两种相关酶阿魏酸-5-羟化酶（F5H）、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（CCoAOMT）的基因对植物木质素生物合成的调节作用,取得如下进展:1.以生长4年的转反义CCoAOMT基因的白杨杂种（欧洲山杨与银白杨,Populus tremula×Populus alba）及野生型对照为实验材料,测定Klason木质素含量并分析了木质素组分,结果表明转基因植株木质素含量经历4个生长季后,依然比对照降低13%,同时转基因植株木质素组分的G/S比比对照轻微降低,约为2%;对茎杆切片显微观察表明转基因植株中部分导管向内凹陷,存在轻度变形;转基因植株与野生型对照在株高、胸径等外部生长形态上没有明显差别。2.通过对生长3年的表达反义CCoAOMT的转基因白杨杂种株系YAPCOA38及对照株系进行纤维特性和制浆性能的研究与比较,认为经过转基因育种后,YAPCOA38的木材比重略有增加;纤维宽度、纤维壁厚和壁腔比都较对照株系有所提高;纤维长度较对照略长,这与转基因株系的纤维在0.61mm以上长度范围分布频率较高有关;从制浆性能上分析,转基因株系在纸浆得率、聚合度、白度、成纸的物理强度等方面均得到改善;纸浆经过打浆处理后,转基因株系的成纸白度、裂断长和撕裂指数均高于对照株系,表明其成纸的结合强度大大提高。3.通过RT-PCR分离了白杨杂种F5H基因的全长cDNA序列;构建表达正义F5H和反义CCOAOMT双基因的具有两个表达框架的载体APFC。农杆菌介导分别转化烟草和白杨杂种,PCR和Southern检测结果表明正义F5H和反义CCoAOMT双基因都已整合到烟草基因组DNA上;PCR检测获得了29株的转正义F5H和反义CCOAOMT双基因的白杨杂种。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 通过调控木质素的合成途径改良杨树的制浆性能（文献综述）
  • 1 木质素的组成与分布
  • 1.1 木质素的组成
  • 1.2 木质素的分布
  • 2 木质素生物合成调控研究
  • 2.1 苯丙酸途径的生物调控
  • 2.2 与木质素单体特异合成相关酶的生物调控
  • 2.3 木质素特异合成途径下游酶类的生物调控
  • 3 近年来木质素生物合成及其调控的研究进展
  • 3.1 肉桂酸-3-羟基化酶（C3H）介导的羟基化反应
  • 3.2 咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）和阿魏酸-5-羟基化酶（F5H）的底物特异性
  • 3.3 肉桂醇脱氢酶（CAD）与芥子醇脱氢酶（SAD）
  • 4 展望
  • 4.1 木质素组份改变
  • 4.2 木质素特异性表达启动子的使用
  • 4.3 转基因植株多年连续的跟踪检测
  • 4.4 多基因共整合载体
  • 4.5 植物自身特异转录调控因子应用
  • 4.6 RNA干涉（RNAi）技术
  • 4.7 寻找与该途径相关的新基因
  • 5 本实验的立题依据和技术路线
  • 5.1 立题依据
  • 5.2 技术路线
  • 第二章 抑制CCoAOMT表达的转基因多年生杨树检测与分析
  • 1 前言
  • 2 材料和方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验方法
  • 3 结果与分析
  • 3.1 对多次继代扩繁的转CCoAOMT基因的杨树PCR检测
  • 3.2 木质素含量的测定
  • 3.3 木质素组分的测定
  • 3.4 茎杆切片的化学组织染色观察
  • 3.5 胸径与株高测定
  • 4 讨论
  • 4.1 适当降低CCoAOMT的表达活性不会影响植物的生长发育
  • 4.2 CCoAOMT是白杨杂种材性改良的理想的目标基因
  • 4.3 木本植物木质素组分分析时硫酸解法降解木质素是木质素降解的有效方法
  • 5 小结
  • 第三章 YAPCOA38株系的化学成分分析与制浆实验
  • 1 引言
  • 2 材料与方法
  • 2.1 材料
  • 2.2 方法
  • 3 结果与分析
  • 3.1 化学成分分析
  • 3.2 制浆性能分析
  • 3.3 纸张物理性能检测
  • 3.4 转基因杨树纤维性能分析
  • 4 讨论
  • 5 小结
  • 第四章 表达反义CCoAOMT基因和正义F5H基因双基因烟草和杨树的获得与研究
  • 1 前言
  • 2 材料与方法
  • 2.1 材料
  • 2.2 实验方法
  • 3 结果与分析
  • 3.1 特异性扩增产物的获得
  • 3.2 测序结果及分析
  • 3.3 表达正义F5H基因和反义CCoAOMT基因双价表达载体APFC
  • 3.4 烟草的遗传转化及转化鉴定
  • 3.5 白杨杂种的遗传转化与鉴定
  • 4 讨论
  • 5 小结
  • 第五章 工作总结和今后工作设想
  • 1 总结
  • 2 下一步工作的设想
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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