木质素是一类酚类次生代谢产物,在植物体内行使重要的生理功能,但它却是形成造纸污染的主要来源。利用基因工程手段,在分子水平调节木质素的生物合成,降低木质素的含量或改变组分以培育适合造纸的植物原料树种具有较大的应用价值和环保效益。本实验主要研究木质素合成途径涉及的两种相关酶阿魏酸-5-羟化酶(F5H)、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)的基因对植物木质素生物合成的调节作用,取得如下进展:1.以生长4年的转反义CCoAOMT基因的白杨杂种(欧洲山杨与银白杨,Populus tremula×Populus alba)及野生型对照为实验材料,测定Klason木质素含量并分析了木质素组分,结果表明转基因植株木质素含量经历4个生长季后,依然比对照降低13%,同时转基因植株木质素组分的G/S比比对照轻微降低,约为2%;对茎杆切片显微观察表明转基因植株中部分导管向内凹陷,存在轻度变形;转基因植株与野生型对照在株高、胸径等外部生长形态上没有明显差别。2.通过对生长3年的表达反义CCoAOMT的转基因白杨杂种株系YAPCOA38及对照株系进行纤维特性和制浆性能的研究与比较,认为经过转基因育种后,YAPCOA38的木材比重略有增加;纤维宽度、纤维壁厚和壁腔比都较对照株系有所提高;纤维长度较对照略长,这与转基因株系的纤维在0.61mm以上长度范围分布频率较高有关;从制浆性能上分析,转基因株系在纸浆得率、聚合度、白度、成纸的物理强度等方面均得到改善;纸浆经过打浆处理后,转基因株系的成纸白度、裂断长和撕裂指数均高于对照株系,表明其成纸的结合强度大大提高。3.通过RT-PCR分离了白杨杂种F5H基因的全长cDNA序列;构建表达正义F5H和反义CCOAOMT双基因的具有两个表达框架的载体APFC。农杆菌介导分别转化烟草和白杨杂种,PCR和Southern检测结果表明正义F5H和反义CCoAOMT双基因都已整合到烟草基因组DNA上;PCR检测获得了29株的转正义F5H和反义CCOAOMT双基因的白杨杂种。