楊樹是生物質(zhì)能源用的重要原材料,通過基因改良技術培養(yǎng)出酶解效率高,木質(zhì)素含量低以及木材材性優(yōu)良的轉基因楊樹,對于將其應用于生物質(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顯性抑制轉基因銀腺楊無性系84K(Populus alba×P.glandulosa cl.`84k')和非轉基因銀腺楊無性系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HCT基因楊木細胞壁化學組分平均含量和微區(qū)含量分布進行了測定;采用光學顯微鏡和纖維離析的方法對其不同發(fā)育階段組織細胞形態(tài)進行了觀測;采用透射電子顯微鏡和X射線衍射儀觀測了轉HCT基因楊木的細胞壁超微構造;同時采用乙酰溴法、光學顯微鏡以及X射線衍射儀對MYB216顯性抑制轉基因楊木的化學組分平均含量、組織細胞形態(tài)和細胞壁超微構造進行了初步觀測。并對比分析了抑制木質(zhì)素、纖維素的合成后,楊樹植株莖桿化學組分與微觀構造產(chǎn)生的響應作用的差異性。本論文主要研究結果如下:1.轉HCT基因楊木化學組分含量變化(1)轉HCT基因楊木和對照組楊木基本化學組成成分相同,但轉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)化學組分微區(qū)分布結果表明,基因調(diào)控并未改變木質(zhì)素的分布規(guī)律,均為細胞壁中細胞角隅的木質(zhì)素濃度最大,胞間層次之,次生壁最小;超微結構觀察也發(fā)現(xiàn)細胞角隅和復合胞間層較次生壁沉積的木質(zhì)素多。2.轉HCT基因楊木組織細胞形態(tài)特征(1)轉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HCT基因楊木細胞呈現(xiàn)出壁薄腔大的特點。(2)轉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,并達到顯著差異。3.轉HCT基因楊木細胞壁超微構造變化(1)轉HCT基因楊木的細胞壁S1、S2、S3層壁厚較對照組均有不同程度的變薄,但S2層細胞壁變薄更明顯,表明轉基因楊木細胞壁變薄主要為S2層細胞壁變薄所致。(2)轉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°,兩者未達到顯著差異,纖維素相對結晶度相同,均為39.1%,說明抑制HCT基因表達并未引起楊木細胞壁微纖絲排列方向和纖維素結晶度的變化。4.MYB216-SRDX轉基因楊木化學組分與微觀構造變化(1)MYB216-SRDX轉基因楊木和對照組楊木基本化學組成成分相同,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,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,對楊木植株的微纖絲角和纖維素結晶度均有顯著影響。
【學位單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S781
【部分圖文】：

本論文技術路線圖

Ai 抑制 HCT 基因表達的轉基因銀腺楊無性系 84K（P）（簡稱轉 HCT 基因楊木，圖中標為“HCT”）和非轉基組楊木，圖中標為“CK”）為試驗材料。轉 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 63%。選取 HCT 基因表達顯著下降的楊樹植株進行扦插月（溫室條件為溫度為 28±2°，濕度 65%），并于 9 月選取 9 株轉基因和對照組楊樹進行生長表型觀測，同時對照組楊樹各 3 株作為試驗材料進行化學組分及微觀構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 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，進行不同高度化學組分含量及微區(qū)分布、組織細胞形態(tài)和細胞壁微觀結構變化的研究，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】

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本文編號：2880821