项目名称：木材形成的调控机制研究首席科学家：卢孟柱中国林业科学研究院起止年限：2012.1-2016.8依托部门：国家林业局一、关键科学问题及研究内容拟以杨树等主要用材树种为研究材料，采用次生维管组织再生及离体培养等实验系统，利用遗传学、分子生物学、生物化学、基因组学、生物信息学等研究手段，研究纤维素、半纤维素和木质素的合成机理；解析细胞壁主要成分协同排列、沉积及遗传因子对该过程的调控机制；阐明激素、多肽、信号转导分子等对木质部细胞分化的调控，以及材性相关基因位点的基因组定位及遗传效应分析。为速生树种材性改良的分子品种设计提供理论和技术支持。1．纤维素、半纤维素和木质素的合成与调控以杨树等材料为研究对象，解析纤维素合酶复合体结构与作用机制；研究MYB、NAC等转录因子在调控CESA基因及纤维素合成中的影响以及相关蛋白KOR、BC1和BC15与纤维素合酶复合体的互作及功能，阐明它们参与纤维素合成的分子机制；研究CSLD5、CSLD6、BC11、BC14等同源基因在木聚糖合成中的功能，解析半纤维素（木聚糖）合成机理及这些基因与纤维素合成关键基因互作、应答的机制；次生壁木质素合成关键基因（4CL基因和CAld5H基因）的调控机理，鉴定直接调控木质素合成的MYB类转录因子的功能。2．细胞壁形成与木材材性的调控利用应拉木形成体系研究细胞壁形成过程中起调控作用的miRNA，并从基因组水平鉴定杨树miRNA的靶基因，及其对木材细胞壁形成的影响机制；基于已有的转录组学数据，对杨树中参与细胞壁形成的关键基因进行深入的转录调控分析，筛选与次生壁加厚相关的转录因子，研究其作用模式和调控机制；开展细胞骨架调控纤维素沉积的分子机理，包括微管、目标蛋白和细胞壁三者间的调控关系和作用方式，揭示微纤丝角度和纤维聚合度与纤维素的沉积与组装的关系。3.形成层干细胞维持、分化以及木质部发育的调控机制利用次生维管再生等系统，研究激素、短肽、信号转导因子和转录因子等对形成层细胞发生、分化以及次生木质部不同细胞类型发育的的影响，揭示控制不同管状分子、纤维分子类型的调控因子，阐明其作用机制；利用转基因技术获得不同调控因子表达水平的杨树材料，分析形成层模式变化并结合芯片技术分析全基因表达谱的变化，揭示细胞分化相关调控网络；分析导管分化模式与细胞程序化死亡关系，特别是分析不同类型细胞PCD上游起始因子的特性。4.木材和材性形成的比较基因组学利用生物信息学、系统发育和比较基因组学等手段，比较不...
