植物木质素合成调控及基因工程研究进展

木质素作为植物次生细胞壁的重要组分,分布于输导组织和木质化组织细胞壁中,不仅能提高细胞壁的隔水性和机械强度,而且在提高植物的抗病性、抗逆性方面也发挥着重要作用。本文从植物木质素的种类、合成调控、检测方法和利用基因工程从源头调控植物木质素含量等方面对植物木质素的研究现状进行了概述,并基于转基因技术的发展,对改变植物木质素组成的有效途径进行了展望。     

木质素生物合成调控基因工程研究进展

木质素生物合成是植物体内比较复杂的生化过程,存在多基因、多条途径交互作用。基因工程调节植物木质素合成已成为国际上研究的热点。综述了转基因技术调控植物木质素生物合成的研究进展。提出创造低木质素含量和组分改变的优质新品种,对于造纸和纺织工业等的可持续发展具有重要的意义。     

植物木质素的合成与调控研究进展

木质素作为植物次生细胞壁的重要组分,分布于输导组织和木质化组织细胞壁中,不仅具有提高细胞壁的隔水性和机械强度,而且在提高植物的抗病抗逆方面也发挥着重要作用。对植物木质素的种类、合成调控和利用基因工程从源头调控植物木质素含量等方面的研究现状进行了概述;随着转基因技术的发展,有望通过更多更有效的途径来改变植物木质素的组成。     

反义CCoAOMT基因调控烟草木质素的生物合成

[目的]研究木质素的生物合成及调控,降低木质素的含量或改变其组分。[方法]用农杆菌介导法将苎麻反义CCoAOMT基因导入烟草,采用PCR及Southern印迹对获得的转基因植株进行分子检测,并测定移栽3个月转基因植株Klason木质素及纤维素含量。[结果]转基因烟草与野生型对照相比木质素平均含量降低了16.8%,纤维素平均含量升高了15.2%,并且植株生长正常。[结论]抑制植物CCoAOMT表达是反向调控转基因植物木质素生物合成的有效途径。     

木质素生物合成及其在农业中的应用

木质素是维管植物中主要组成成分之一,由多种芳香族化合物聚合而成,具有重要的生物学功能。木质素的生物合成分子机理及其基因调控研究引起人们极大关注。为此,综述了木质素的生物合成及其基因调控中的新进展,同时介绍了木质素在农业中的应用。     

转录因子对木质素生物合成调控的研究进展

木质素是维管植物次生细胞壁的重要组分之一,具有重要的生物学功能。木质素分子与细胞壁中的纤维素、半纤维素等多糖分子相互交联,增加了植物细胞和组织的机械强度,其疏水性使植物细胞不易透水,利于水分及营养物质在植物体内的长距离运输。木质素与纤维素共同形成的天然物理屏障能有效阻止各种病原菌的入侵,增强了植物对各种生物及非生物胁迫的防御能力。然而木质素的存在也给人类的生产实践带来诸多负面影响,如造纸业中,由于必须使用大量化学药品去除木质素,加大了造纸成本,严重污染了环境;饲草中的高木质素含量则影响牲畜的消化吸收,降低了饲草的营养价值;过高的木质素含量也影响了人类对生物质能源的发酵利用。因此,利用基因工程改造植物木质素的可降解性意义重大。在高等植物中,木质素通过苯丙烷途径和木质素特异途径合成。在拟南芥中,NAC、MYB以及WRKY类转录因子都参与了对木质素生物合成的调控。在拟南芥中,MYB26可激活NST1/NST2的转录;WRKY12可与NST2的启动子区结合并对其表达进行负调控;SND1（NST3）和NST1主要在纤维次生壁的形成中发挥作用,两者功能有冗余;NST1和NST2在调控花药壁的次生壁的增厚中功能有冗余;VND6和VND7则主要在木质部导管的分化中起重要作用,这些NAC类转录因子通过与下游的MYB类转录因子如MYB83、MYB46及（或）MYB58、MYB63、MYB85和MYB103的结合对木质素合成基因的表达进行正调控,而MYB75对木质素生物合成进行负调控。多数MYB转录因子通过与下游木质素生物合成途径基因启动子区的AC元件（I、II和III）结合从而对其表达进行调控。研究表明,bHLH类转录因子也参与了对木质素生物合成的调控。文章综述了各类转录因子对木质素生物合成调控的最近进展,绘制了拟南芥中木质素生物合成的主要调控网络,同时也总结了其他物种（如水稻、小麦、玉米、桉树、松树和杨树等）中已发现的对木质素生物合成进行调控的转录因子。随着高通量测序技术的发展,研究者有望在更多的物种中发现参与木质素生物合成调控的关键转录因子,这些研究将对通过基因工程改造木质素的组成具有重要的借鉴意义。     

石漠化地区能源植物能量指标的测定

对贵州省表现优良的10种能源植物进行了纤维素、半纤维素、木质素和热值的测定。结果表明,纤维素含量茎叶混合物>叶,同时热值高的能源植物为斑茅、紫色象草、象草、皇竹草、柳枝稷;从木质素含量看,香根草作为纤维素能源植物具有一定的优势。     

基因工程调控木质素生物合成研究现状及在竹子上改良的应用前景

利用基因工程手段调控木质素合成途径中关键酶基因能降低木质素含量,改变木质素组成,提高造纸工业中纸浆的得率,减少能源的消耗和降低成本,有利于环境保护。对木质素生物合成中涉及的几种重要酶类及这些酶的基因工程概况进行了综述,总结了现阶段木质素研究中存在的一些问题,提出了一些更有效地利用基因工程改良植物的对策和建议,展望了生物技术手段在竹子改良上的应用前景。     

洋葱薹木质素含量测定与分析

木质素主要存在于植物增厚的细胞壁中，对于细胞壁的结构完整性以及茎的刚度和强度至关重要。另外，木质素含量及其单体组成是影响植物食用口感、可消化性的主要因素。本研究对洋葱薹和大蒜薹中的木质素含量进行分析，并采用番红-固绿进行染色。结果显示，洋葱薹中木质素含量高于大蒜薹，其中洋葱薹中部位置木质素含量较高，在薹的表皮、皮层、分泌细胞、维管束、髓部薄壁细胞都有木质素的存在，其中以皮层最多，研究结果为探讨洋葱薹可食用性奠定基础。     

木质素生物合成及其关键酶基因的研究进展

木质素是一种植物体内重要的大分子有机物质,其含量仅次于纤维素。在增强植物体机械强度、抵御外界不良环境侵袭以及疏导组织水分运输等方面起着重要作用。木质素的含量及组成对果实品质及抗逆性等有重要的影响,如核桃内果皮中木质素的含量及组成对于核桃的果实品质、内果皮发育、果皮的完整性(露仁)等有直接影响。因此,本文重点对植物木质素生物合成及其关键酶基因的研究进展进行综述,为从木质素合成领域着手改良果实品质奠定理论基础。