速生纤维用材林培育的分子基础解析

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基本信息

项目摘要

利用速生林木生产纸浆及纤维制品是人工林培育的重要方面。在纤维纸浆用材培育中，木材纤维特性是一个重要的性状，对纤维和纸浆生产具有十分重要的影响。本研究将从木质纤维形成的生物学基础出发，对纤维用材林的纤维形成分子机理进行研究。根据本研究领域前沿进展和发展动态，结合我们研究组多年的研究结果，拟提出在木质部分化过程中，对纤维素合成机理进行解析，对木质部纤维细胞及其细胞壁合成的特异调控开展研究。本项目将主要研究在纤维素合成过程中，不同纤维素合酶（CesA）蛋白形成纤维素合酶复合体（CSC）的机理，并解析纤维素合酶复合体对纤维素合成的调控。同时，在木质部纤维细胞分化过程中，特异地调控细胞壁木质素的合成，降低纤维细胞中木质素含量，从而提高木材的制浆效率，创新培育高品质纤维用材林新品种的技术手段。通过该项目的研究，为纤维和纸浆林木的分子育种和生物技术改造提供理论基础。

结项摘要

纤维纸浆是重要的基础原料物质，每年消耗大量的木材进行生产。在制浆过程中要耗费大量的能源和化学物质用于去除木质素，提取纤维素。木材细胞壁中纤维素含量和结构，木质素含量和化学组成对制浆影响很大，本项目围绕培育优质纤维纸浆林木的理论与技术开展研究。.通过本项目的研究，取得了如下主要成果：.１）以杨树为材料，对木材形成过程中纤维素合成的机制进行了系统的研究，研究结果显示木材次生细胞壁加厚过程中，纤维素合成有两类纤维素合酶复合体（CSC）参与，CSC可能参与纤维素结构的调控，即不同CSC合成不同结构的纤维素微纤丝。这一发现说明纤维素微纤丝结构可以通过CSC来调控，为纤维素合成的生物技术改造开辟了一个新的可能途径。.２）发现和解析了多个调控木材细胞壁重要基因的功能。发现内切-1,4-β-甘露聚糖酶基因参与了木材次生壁加厚调控，启动或关闭木材细胞壁加厚的程序，通过对该基因功能机理的解析，提出了寡糖可能作为一种信号分子调控细胞壁加厚。同时，还发现了一个关键转录因子基因在木材形成过程中发生可变剪接现象，对其机制解析结果表明该可变剪接可能是林木进化过程获得的一种精细调控木材纤维细胞壁加厚的机制，确保木材形成过程中持续不断的细胞壁加厚。.３）由于木材中木质素的含量和单体构成对制浆的效率和质量影响很大，为改变木质素的含量和组成，改进木材制浆效率，减少制浆过程的环境污染，２０多年来，国际上多个实验室通过组成型调控或组织水平调控来改变木材细胞壁中木质素合成开展了大量的研究。我们在不同类型细胞水平上，实施了对木质素合成的调控研究，已经产生了多种类型的转基因杨树材料。.通过该项目研究，我们取得了较系统的研究成果，丰富和发展了我们对木材细胞壁合成的认识和知识，一部分研究结果显示了在培育优质纸浆林木应用上的潜在价值。研究结果已发表学术论文1６篇，17次在国际国内学术会议上进行了交流报告，获得发明专利1项。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Intron-mediated alternative splicing of WOOD-ASSOCIATED NAC TRANSCRIPTION FACTOR1B regulatescell wall thickening during fiber development in Populus species
内含子介导的木材相关 NAC 转录因子 1B 的选择性剪接调节杨树纤维发育过程中的细胞壁增厚
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Plant Physiology
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Sun Jiayan;Xu Peng;Zhang Rui;Li Laigeng
  • 通讯作者：
    Li Laigeng
Conservation and functional influence of alternative splicing in wood formation of Populus and Eucalyptus.
选择性剪接对杨树和桉树木材形成的保护及其功能影响
  • DOI：
    10.1186/1471-2164-15-780
  • 发表时间：
    2014-09-10
  • 期刊：
    BMC genomics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Xu P;Kong Y;Song D;Huang C;Li X;Li L
  • 通讯作者：
    Li L
N-glycosylation and dimerization regulate the PtrMAN6 enzyme activity that may modulate generation of oligosaccharide signals.
N-糖基化和二聚化调节 PtrMAN6 酶活性，从而调节寡糖信号的产生
  • DOI：
    10.4161/psb.26956
  • 发表时间：
    2013-11
  • 期刊：
    Plant signaling & behavior
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Zhao Y;Zhang Q;Yuan L;Zhang R;Li L
  • 通讯作者：
    Li L
Decipher the ancestry of the plant-specific LBD gene family.
破译植物特有的LBD基因家族的祖先
  • DOI：
    10.1186/s12864-016-3264-3
  • 发表时间：
    2017-01-25
  • 期刊：
    BMC genomics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Kong Y;Xu P;Jing X;Chen L;Li L;Li X
  • 通讯作者：
    Li X
Suppression of PtrDUF579-3 Expression Causes Structural Changes of the Glucuronoxylan in Populus.
PtrDUF579-3 表达的抑制会导致杨树中葡糖醛酸木聚糖的结构变化。
  • DOI：
    10.3389/fpls.2016.00493
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Frontiers in plant science
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Song D;Gui J;Liu C;Sun J;Li L
  • 通讯作者：
    Li L

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其他文献

植物细胞壁信号研究进展
  • DOI：
    10.13592/j.cnki.ppj.2018.0122
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    植物生理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张蕊;李来庚
  • 通讯作者：
    李来庚

其他文献

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李来庚的其他基金

木材形成过程不同细胞分化的机理解析与纤维细胞壁加厚的精准调控
  • 批准号：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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