杉木木材形成过程扩展蛋白基因的克隆与表达分析

扩展蛋白是一类细胞壁结合蛋白,在一定的pH值下无需任何激活蛋白就可诱导细胞壁的伸展。以杉木木材形成的特异表达基因文库中获得的扩展蛋白ESTs序列为基础,通过RLM-RACE技术成功克隆到3条全长扩展蛋白基因。其中ClEXPA1 cDNA全长1033 bp,包括247个氨基酸的开放阅读框(ORF)区;ClEXPA2cDNA全长1374bp,包括268个氨基酸的开放阅读框;ClEXLA1cDNA全长1023bp,包括272个氨基酸的开放阅读框。进化树重建结果表明:ClEXPA1和ClEXPA2属于α-expansin(EXPA);ClEXLA1属于γ-expansin(EXLA)。实时定量PCR显示:ClEXPA1和ClEXPA2具有较为相同的表达模式,在形成层区域表达最高,在针叶及茎尖中度表达,成熟木质部表达较低,而根和花粉中几乎不表达;ClEXLA1在形成层及针叶中均有较高的表达,在木质部及茎尖中度表达,花粉中表达较低,而根中几乎检测不到。该组扩展蛋白的成功克隆,将为系统研究扩展蛋白在木材形成过程中的表达、功能及调控机制提供基因资源。     

油茶种子EST文库构建及主要表达基因的分析

为研究油茶种子在油脂转化高峰期的基因表达并分离克隆与油脂合成等有关的重要基因,以油茶优良无性系湘林1号和湘林4号近成熟种子为材料构建cDNA文库;随机挑取2 327个克隆进行3'端测序构建EST文库.将数据完整并无X、N的1 979条cDNA序列与NCBI核酸数据库的非冗余序列进行同源性比较,确认763条cDNA序列与核酸数据库中其他物种的DNA序列具有很高或较高的同源性,可确认266种基因;有1 216个克隆序列为未知功能的基因序列.各类基因表现出不同的表达丰度,其中贮藏蛋白基因、与基因表达调控相关的基因、抗逆相关基因、种子成熟和胚胎发育相关的基因等为高丰度表达,与脂肪酸代谢相关的基因等为中丰度表达,另外还有大量的其他基因和未知功能基因在种子中表达.各类基因表达的数量和趋势与种子接近发育成熟阶段相吻合.     

月月桂AACT基因的cDNA全长克隆及生物信息学分析

为了克隆分离月月桂AACT(乙酰辅酶A酰基转移酶)全长基因,并研究其基因特征和蛋白结构,以月月桂花瓣RNA为模板,通过反转录PCR及RACCE技术分离克隆AACT全长。再利用NCBI网站及生物信息学软件对其碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性、二级结构、保守区及三级结构进行预测和分析,并对10个物种的AACT氨基酸进行多重比对,对基因进行进化分析。分离克隆出AACT基因的cDNA序列长为1580bp,编码405个氨基酸,该蛋白质相对分子质量为41347.89D,等电点为5.66,其中Ala含量最高为14.53%,平均疏水值为0.215,属Cond-enzymes超家族。氨基酸序列比对中,胡黄连、假马齿苋氨基酸序列同源性最高。OsAACT基因稳定,编码的蛋白为疏水性蛋白,其在进化过程中相对保守。试验获得的基因信息为萜类物质合成途径进一步研究奠定基础。     

干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片SSH文库构建及CkWRKY1基因克隆

为研究柠条锦鸡儿抗旱的分子机制,挖掘干旱响应相关基因,成功构建干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片的抑制性差减杂交(SSH)文库,获得1 286条高质量的EST序列,平均长度475 bp,拼接得到Unigenes 645条.对这些Unigenes进行Blast比对注释后发现很多抗旱相关基因,例如LEA蛋白、DHN蛋白编码基因,MYB、bZIP、WRKY、NAC和bHLH转录因子等.通过RACE技术克隆其中1个WRKY转录因子的cDNA全长,命名为CkWRKYI,GenBank登录号为JX987095.CkWRKY1编码330个氨基酸的蛋白质,氨基酸序列中有1个“WRKYGQK”的WRKY转录因子家族保守序列,属于第Ⅱ类WRKY转录因子.利用实时荧光定量PCR技术检测发现,CkWRKY1基因在干旱处理后mRNA的表达水平明显上升,预示该转录因子可能与柠条锦鸡儿抗旱的分子机制相关.     

杉木木质素合成酶基因CCR的克隆和序列分析

以杉木(Cunninghamia lanceolata)茎叶为材料,根据已报道的肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl-CoA reductase,CCR)基因保守区设计简并引物,采用RT-PCR结合RACE的策略克隆获得杉木CCR基因的全长cDNA(命名为CLCCR),该基因cDNA序列全长1 379 bp,具有一个975 bp的开放阅读框(Open Reading Frame,简称ORF),编码324个氨基酸,序列分析表明:杉木CCR基因核苷酸序列与已报道的欧洲云杉(Picea abies,CAK18610.1)CCR基因具有87%的相似性;与其他植物氨基酸序列聚类分析显示杉木与松科植物欧洲云杉、马尾松(Pinus massoniana)、火炬松(P.taeda)的亲缘关系较近。     

北美鹅掌楸LtCHS基因的克隆及生物信息学与组织表达特征分析

【目的】鹅掌楸属花色种间差异较大,是研究木本植物花色形成与调控机制的较理想材料。查尔酮合成酶基因( CHS)是黄酮类化合物生物合成途径中的关键基因,与植物花色形成密切相关,同时又是研究科以下系统发育的理想基因,种间进化差异较大,因此 CHS基因用于研究鹅掌楸属花色差异形成机制有较强的可行性。本研究克隆北美鹅掌楸的查尔酮合成酶基因,并对其进行生物信息学及组织表达分析,以期为鹅掌楸属树种花色的形成和调控机制研究提供参考。【方法】以北美鹅掌楸的花芽为材料,采用同源克隆和 RACE 技术克隆查尔酮合成酶基因( LtCHS),并进一步扩增该基因的基因组序列。对该基因进行生物信息学分析。采用半定量 RT-PCR 方法分析 LtCHS基因在鹅掌楸属种间及不同组织中的表达水平。【结果】获得2个查尔酮合成酶基因： LtCHS1与LtCHS2。LtCHS1基因的 cDNA全长875 bp,包含1个702 bp的ORF,其基因组DNA ( gDNA)只含有1个外显子,没有内含子,编码233个氨基酸,蛋白质分子量为71.88 kDa,等电点为5.09。LtCHS2基因的 cDNA 全长1457 bp,包括1个1185 bp的 ORF,其 gDNA含有2个外显子和1个内含子,编码394个氨基酸,蛋白质分子量为120.0 kDa,等电点为4.97。2个基因的组织表达分析结果显示,LtCHS 基因不仅在同一树种不同组织间存在差异,而且在种间也存在表达差异。LtCHS1基因仅在北美鹅掌楸中表达,LtCHS2基因在鹅掌楸中表达,在杂交鹅掌楸中二者均有表达。【结论】获得的2个 LtCHS基因属于同一基因家族,但执行不同功能。二者在种间表达存在差异可能与鹅掌楸属花色形成有关。结合鹅掌楸属种间花色特征,可初步推测,LtCHS1基因与 LtCHS2基因可能分别调控不同类型花青素的合成。     

猴头菌MnP1基因全长cDNA克隆及生物信息学分析

【目的】克隆猴头菌 CB1锰过氧化物酶( MnP)基因,用于分析 He-mnp1基因及蛋白序列、基因的结构与功能,为研究猴头菌 MnPs基因功能、转录调控和构建优良工程菌株提供参考。【方法】根据 GenBank 中已报道的白腐菌MnPs基因cDNA序列的保守区域设计引物,采用简并PCR、逆转录RT-PCR、cDNA末端的快速扩增( RACE)等方法扩增出全长 cDNA基因序列,命名为 He-mnp1( GenBank 登录号为 HM116841.3),并对其猴头菌 He-mnp1基因进行生物信息学的分析。通过 NCBI 数据库进行 BLAST 同源搜索; ORF Finder 查找该基因的完整开放阅读框( ORF);利用Expasy数据库和BioEdit软件预测He-mnp1蛋白质的理化特性及氨基酸的组成;同时进行亲/疏水性及跨膜区的分析;采用 SignalP 4.1软件进行蛋白信号肽的预测;并利用 Clustal W 和 MEGA 5.1软件对 He-mnp1蛋白序列同源性比对和构建白腐菌MnPs系统发育树;利用数据库Conserved Domain Database( CDD)蛋白保守结构域的预测,查看 He-mnp1血红素、基质及锰、钙等结合位点;采用 PredictProtein 软件和 SWISS-MODEL 软件进行He-mnp1蛋白二级结构的预测和同源三维建模。【结果】该基因 He-mnp1的 cDNA 全长1279 bp,完整开放阅读框1080 bp,起始密码子 ATG,终止密码子 TAA,5'端非翻译区有68个核苷酸,3'端非翻译区有131个核苷酸,编码蛋白359 aa;生物信息学分析表明,猴头菌 He-mnp1氨基酸组成中丙氨酸含量最高,无酪氨酸,分子量为38.18 kDa,等电点为4.35,He-mnp1的蛋白有明显的亲水区,存在81－105、121－141间有2处疏水区域,此蛋白为亲水蛋白。He-mnp1蛋白质多肽前体包含1个18 aa的信号肽及1个5 aa的中间前导短肽。【结论】蛋白系统进化分析表明He-mnp1分布在第2组群,与平菇侧耳、冬生多孔菌、变色栓菌的 MnPs亲缘关系最为接近。He-mnp1基因存在1个保守结构域,分析显示为 Class Ⅱ类的真菌血红素过氧化物酶蛋白家族。He-mnp1蛋白二级结构预测α－螺旋占30.99%,β－折叠占3.38%,无规则卷曲占65.63%,属于稳定蛋白。He-mnp1蛋白三维建模,结果得到1个 Fe 血红素,2个 Ca2+、1个 Mn2+的结合位点及组氨酸残基等。     

日本落叶松扦插生根过程中SSH文库构建及主要表达基因分析

为研究日本落叶松在扦插生根过程中基因的表达情况,以日本落叶松扦插生根率存在显著差异的2个优良全同胞无性系为材料,构建差异表达cDNA文库,获得正、反2个消减文库。随机挑取正库和反库各500个克隆进行测序,将测序结果整理后,正库得到272个UniEST,反库得到249个UniEST。这些UniEST分别属于新陈代谢、信号途径、物质运输、抗性相关、生长发育等类别基因,可能在扦插生根过程中具有重要作用。其中,获得10个与激素相关的基因,表明激素在日本落叶松扦插生根过程中发挥重要作用。除激素类基因外,还获得小G蛋白、ABC转运蛋白类、因伤诱导物质等相关基因。上述结果表明,日本落叶松扦插形成不定根是一个非常复杂的过程,在这个过程中激素相关基因起到关键作用,同时其它类别基因也发挥重要作用。     

大岗山针叶与阔叶林林分结构比较分析

为研究不同林分径级、树高结构差异,在江西大岗山地区设置样地,选取杉木纯林、马褂木纯林各4块,对样地进行每木检尺,运用SPSS对胸径和树高数据进行处理,对胸径、树高的相关关系进行线性拟合,结果表明:大岗山地区杉木纯林与马褂木纯林胸径、树高分布整体上符合正态分布,假设检验的P值均大于0.05,但曲线陡峭程度杉木纯林(-1.487)大于马褂木纯林(-1.670),曲线偏移程度杉木纯林(0.191)大于马褂木纯林(0.010),树高分布曲线陡峭程度马褂木纯林(2.407)大于杉木纯林(-1.706),曲线偏移程度马褂木纯林(1.134)大于杉木纯林(0.459)。     

三种树种木纤维的漆酶活化胶合

通过测定经漆酶活化处理后的思茅松、枫香和杉木纤维制成的纤维板的内结合强度,对木纤维活化后的胶合性能进行了比较.结果显示:在相同条件下进行漆酶活化处理,不同树种木纤维的自身胶合性能有一定差别,可能与其木素含量有关;不同树种木纤维进行酶活化反应时介质最佳pH值均在酸性范围,但略有差别.     

林业苗圃地连作和轮作对苗木生长及土壤肥力影响的研究

研究了林业圃地连作与轮作培育杉木、酸枣、厚朴等苗木的生长状况及土壤肥力的变化。结果表明:用水稻等作物与杉木轮作后,杉木苗生长状况改善,土壤有效养分和速效养分增加。     

不同森林植被下土壤酶活性研究

采样分析了湖州市马尾松林、毛竹林和杉木林3种林分土壤的酶活性。结果表明,毛竹林土壤的蔗糖酶和磷酸酶活性显著高于马尾松林和杉木林(P<0.05),而马尾松林与杉木林之间无明显不同。从3种林分总体上分析,土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和磷酸酶活性与土壤有机质、全氮、水解氮含量具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关性。而单个林种土壤酶活性与养分含量的相关性均不理想,且林种间存在较大差异。     

人工诱导的杉木苦竹混交林林分生产力研究

对福建省沙县官庄国有林场10年生杉木纯林,通过间伐人工诱导营建杉木苦竹混交林的林分生产力进行研究。结果表明:杉木苦竹混交林林分结构合理,层次明显,呈复层林分。混交林中杉木平均木树干生物量分别是高密度杉木纯林(2500株.hm-2)、低密度杉木纯林(1125株.hm-2)的122.7%、107.9%,净生产量分别是高密度杉木纯林、低密度杉木纯林的122.6%、104.0%;叶对树干的净同化率为5.75 kg.kg-1.a-1,比低密度杉木纯林提高5.7%。混交林中苦竹立竹数6000株.hm-2,现存生物量9.43 t.hm-2,年平均净生产量为1.2 t.hm-2.a-1;8 a间伐竹材和竹笋年平均产量分别达到9.608 t.hm-2和7.587 t.hm-2,取得了一定收益,达到了长短结合,以短养长的目的,是较好的经营模式。人工诱导构建杉木苦竹混交林具有较高生产力。     

天然有机物改性木材工艺条件研究

用天然有机物木材浸注液对杉木、湿地松、藜蒴、南洋楹、马占相思等5个树材进行了真空加压浸注试验,结果表明在同样试验条件下,不同的树种其增重率不同,其中杉木最高达64.6%,最低的是南洋楹,只有23.8%;经处理的木材,密度都有增加,可以提高处理材的力学性能。     

乐昌含笑造林试验及效果分析

对福建省邵武市桂林乡乐昌含笑人工林进行调查,结果表明:8年生乐昌含笑与杉木1∶1混交林的乐昌含笑和杉木胸径、树高年均生长量、单株材积及总蓄积量均大于各自纯林。不同坡位9年生乐昌含笑人工纯林的胸径、树高及蓄积生长量均以下坡林分为最高,表现为:下坡>中坡>上坡。8年生乐昌含笑和杉木人工纯林的平均木生物量分别为31.55 kg和33.74kg;乔木层生物量分别为41.73 t.hm-2和45.55 t.hm-2;地上部分生物量的比例分别为94.28%和96.85%,灌木层和草本层所占比例较少;乐昌含笑和杉木平均木生物量各器官的比例分别表现为:干>根>枝>叶>皮、干>根>叶>枝>皮。     

杉木无性系木材干缩性与吸水性的变异

以102个17年生杉木无性系为试材,对木材的干缩性与吸水性进行测定分析发现,木材干缩性、吸水性在杉木无性系间差异极显著;干缩性变异幅度为3.1%～20.0%,表型变异系数达59.8%;吸水性变异幅度在214.5%～338.1%间,表型变异系数为13.2%。木材干缩性与吸水性均具有明显的无性系方差分量,表明杉木木材干缩性与吸水性受遗传控制。进一步研究显示,杉木无性系木材干缩性遗传变异系数为38.6%,重复力为0.390,均属中低水平;吸水性遗传变异系数值虽较低,但重复力相对较高(0.664),属中上水平;在不同入选率(10%、20%、30%)下,木材干缩性与吸水性随入选率的降低其遗传增益值(绝对值)不断提高。研究还发现,杉木木材干缩性与木材基本密度、心材比间为极显著遗传负相关,与木材吸水性间则表现为极显著遗传正相关;木材吸水性在遗传水平上与胸径、材积、心材比间呈极显著正相关,而与木材基本密度间为极显著负相关。     

杉木造林密度试验阶段报告

以南方１４省（区）杉木栽培科研协作组划分的杉木带、区为基础，于１９８１年分别在广西、江西、福建、四川及河南各省设置５种密度的杉木造林试验林。经过１０年试验结果，研究了密度对主要测树因子和木材质量的影响，还根据出材量和经济效益分析，确定了各带主要指数级的最佳初植密度。即南带。中带１４—１６指数级和北带１２－１４指数级每公顷以栽植５０００株为宜；中带１８指数级以上者，每公顷以栽植３３３３株为宜。     

Preparation and Characterization of Phenolated Wood Using Sulfuric Acid as a Catalyst I: Liquefaction Behavior of Plantation Wood

Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) and poplar (Populus spp.) wood meal were phenolated in the presence of sulfuric acid used as a catalyst. The effects of reaction time and reaction temperature on the wood liquefaction were investigated. The results showed that the reaction temperature had the greater influence on the residue content than reaction time. Additionally, the liquefaction curve for the Chinese fir and Poplar were similar in general.