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随着全球森林资源贸易量的急剧增加,木材尤其是热带木材物种已迅速成为《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)近年来关注的焦点。开展木材识别技术研究,实现其科学与准确识别,是保护濒危木材资源的关键技术基础。仅依靠传统木材解剖技术,一般只能识别木材到“属”或“类”,无法实现“种”的识别。最新发展的木材DNA条形码识别技术为解决这一科学难题提供了可能。尽管植物DNA提取与分析技术已日趋成熟,但对于经过干燥加工或长期存储的木材,则很难获得高质量的DNA。本论文针对干燥处理或长期存储的木材组织,通过突破DNA高效提取技术瓶颈,并优选确定DNA条形码,以实现濒危木材“种”的识别。本研究通过优化温浴时间、木粉量与DNA裂解液体积比、裂解液化学成分等技术参数,改进了木材DNA提取技术;并定量比较改进的CTAB法与改进的Qiagen试剂盒法,优选了木材DNA提取方案,初步建立了木材DNA提取技术体系。利用聚合酶链式反应(PCR),对多条短DNA片段进行扩增;通过BLAST序列比对及构建系统进化树,优选确定了适用于木材识别的DNA条形码类型及片段长度,并分析了干燥处理及存储时间等因素对木材DNA的影响。基于筛选确定的DNA条形码,实现了濒危木材“种”的科学准确识别,推动了木材识别新技术的发展,同时也为我国提高CITES公约履约能力提供了关键技术支撑。主要结果归纳如下:(1)初步建立了以改进的Qiagen试剂盒法为基础的木材DNA提取技术体系。本研究以杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)为实验对象,采用延长木粉温浴时间、减小木粉量与DNA裂解液体积比、优化裂解液的化学成分、多份DNA裂解液过同一DNA吸附柱等改进措施,形成了优化的木材DNA提取技术。同时,确定了改进的Qiagen试剂盒DNA提取方法优于改进的CTAB法。研究结果为进一步开展木材DNA识别工作提供了高效DNA提取技术基础。(2)确定了木材不同径向位置对DNA提取的影响。从木材边材到心材,DNA含量呈减少趋势;从木材边材和心边材过渡区提取的DNA纯度通常高于心材DNA。(3)针对80°C和120°C不同温度干燥处理的白木香(Aquilaria sinensis(Lour.)Gilg)木材,采用改进的Qiagen试剂盒法进行木材DNA提取,分析了干燥处理对木材DNA的影响。经过80°C干燥处理后的木材边材及心材,长度为300-500 bp的叶绿体及细胞核核糖体DNA片段依然能PCR扩增成功;但经过120°C干燥处理后,木材边材叶绿体及细胞核核糖体DNA片段能成功扩增,而心材DNA片段却未扩增成功。高温加速DNA分子链酶解、水解及氧化反应,导致DNA降解成小片段分子,需扩增目的片段可能被降解。(4)选取30年、57年、80年和3600年等不同存储年限的胡杨(Populus euphratica Oliv.)木材,通过PCR扩增一系列不同长度的DNA片段,评估了不同存储时间木材DNA的保存状况。对于存储30年的木材标本,长度为100-800 bp之间的DNA片段均能PCR扩增成功;存储57年的木材标本,仅长度200 bp左右或更短的叶绿体DNA片段成功扩增;存储80年的木材标本,仅长度100 bp左右的叶绿体DNA片段成功扩增;而对于存储3600年的考古木材,即使长度约100 bp的叶绿体DNA片段也未扩增成功。随着存储时间的延长,由于水解反应、氧化反应以及微生物分解作用,木材DNA逐渐降解成小片段分子。(5)筛选确定了适用于木材识别的DNA条形码类型及片段长度。针对不同树种及不同存储状况的木材,应选择适于鉴别物种的不同类型及长度的DNA条形码。本研究中,能有效识别白木香木材的DNA条形码为trn L-trn F和ITS1;DNA条形码rbc L及ITS或者多个短DNA条形码组合适用于鉴别胡杨木材;DNA条形码trn L比mat K和psb A-trn H更适用于区分微凹黄檀(Dalbergia retusa Hemsl.)、危地马拉黄檀(Dalbergia tucurensis Donn.Sm.)及交趾黄檀(Dalbergia cochinchinensis Pierre)这3种黄檀属木材的识别条形码。此外,综合木材DNA降解和DNA片段识别信息位点数等因素,建议选择的DNA条形码长度为200-500 bp。(6)基于DNA条形码技术可成功实现木材“种”的准确识别。通过优选的DNA条形码构建最大简约树或邻接树等系统进化树,能够实现濒危树种白木香木材,长期存储胡杨木材,及微凹黄檀、危地马拉黄檀和交趾黄檀等3种濒危黄檀属木材“种”的识别。