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心材化过程中木质部薄壁细胞代谢活性与心材成分生成机制
心材化过程中木质部薄壁细胞代谢活性与心材成分生成机制
| 成果信息 |
| 项目年度编号： |
2400180694 |
| 限制使用： |
国内 |
| 省市： |
广西 |
| 中图分类号： |
S781.4 |
| 成果类别： |
基础研究 |
| 成果公布年份： |
2024 |
| 关键词： |
心材化过程
木质部薄壁细胞代谢活性
心材成分生成机制
|
| 成果简介： |
该课题来源于国家自然科学基金项目。
木材心材具有耐腐、色深、纹理美观等优点，但关于心材形成机理知之甚少。为了揭示心材形成过程中木质部薄壁细胞的代谢活性变化及心材成分生成机制，重点选取南方珍贵树种降香黄檀作全面研究，同时，选择火力楠、大花序桉、白木香等乡土树种和引种速生树种作为对比，采用快速冷冻、木材超微解剖、组织化学、化学成分分析、飞行时间二次离子质谱法、代谢组学、基因组学等方法研究了其心材化过程中薄壁细胞代谢功能变化与心材成分生成机制。
主要研究结果与创新之处如下：
(1)生理性心材：
①发现生理性心材形成于心边材过渡区狭窄范围，由薄壁细胞快速生成并向内层迁移及逐步积累。心材化过程中，边材薄壁细胞活力旺盛，酶活性较高；过渡区淀粉粒和大多数细胞器消失，糖类等营养物质分解转化心材成分，细胞核消失；由边渡材到心材抽提物含量陡然增加。
②降香黄檀心材形成于过渡材～1mm区域，发现主要黄酮类成分的生成首先是由莽草酸途径产生的苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶等酶的催化下产生类黄酮前体物质对香豆酰辅酶A，之后经查尔酮合成酶、异构酶等酶的催化下生成甘草素后在细胞色素P450和氧甲基转移酶等酶修饰下生成类型多样的黄酮成分，其中DodPAL，DodCHS，DodCYP81E，DodCoMT是关键结构基因，转录因子DodMYB89是关键的调控因子。
③大花序桉心边材中有88个差异代谢物，心材相较于边材发生上调表达的有69种代谢物，心材代谢物主要为黄酮类和脂肪酸类，心材鞣花酸是边材的近5倍，心材黄酮类上调差异倍数最大的代谢物是美迪紫檀素，是木材显色的关键性成分。
(2)病理性心材：
病理性心材在胁迫条件下产生防御反应而生成，心材与胁迫位置有关，形状多样，新使用Gongronella butleri、Saitozyma podzolica、Cladorrhinum bulbillosum、Humicola grisea和Tetracladium marchalianum等5种真菌诱导沉香树木结香，效果好，6个月即满足《中国药典》标准，其生物活性与野生沉香高度相似。
项目发现了心材形成关键区域、生成心材成分的薄壁细胞生理功能变化、代谢过程与心材成分生成的路径及关键调控基因等重要树木心材化规律，为多渠道调控心材形成提供科学指导。 |
| 申报信息 |
| 推荐部门： |
广西壮族自治区教育厅 |
| 登记号： |
2024F011J007830 |
| 计划名称： |
国家自然科学基金 |
| 相关人信息 |
| 完成单位： |
广西大学 |
| 完成人： |
符韵林 吴庆标 韦鹏练 刘志高 胡颖 乔梦吉 李英健 马若克 玄路宁 刘衡 |
| 行业及专利信息 |
| 应用行业名称： |
工程和技术研究与试验发展 |
| 应用行业码： |
752 |
| 转让信息 |
| 投资信息 |
| 推广信息 |
| 联系信息 |
| 联系单位名称： |
广西大学 |
| 联系单位地址： |
广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学东路100号 |
| 邮政编码： |
530004 |
