松科树种的离体培养研究进展

松科树种的离体培养技术相关研究从20世纪70年代开始至今一直备受关注,并取得了不断的突破.笔者综述了松科树种离体培养的研究进展,对松科树种在直接器官发生、间接器官发生、体细胞胚胎发生、原生质体培养等不同离体培养方式所取得的研究结果进行了总结,并介绍了外植体、培养基、激素等影响离体培养的因素和条件,对松科树种离体培养中有待进一步开展的机理性研究、成年母树营养器官离体培养技术、褐化问题、诱导生根和再生植株移栽技术、商业化生产应用、离体材料的超低温保存研究等方面进行了展望.     

松科植物萜类合成酶及其基因家族研究进展

萜类化合物是松科(Pinaceae)植物中重要的代谢物,它们与松科植物生长发育、信息传递、气候适应和化学防御等关系密切,在植物生理和生态等方面具有重要功能。松科植物萜类化合物还广泛应用在制药、生物燃料以及合成化学等工业领域,具有重要的经济价值。松科植物通过甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖磷酸途径合成所有萜类物质合成所必需的5碳前体,并在异戊烯基转移酶家族、萜类合成酶家族作用下合成单萜、倍半萜和二萜等不同长度碳链的萜类分子骨架,并进一步在细胞色素P450酶家族的作用下发生甲基化、羟基化、过氧化、糖基化等酶促反应形成具有结构极为丰富的萜类化合物。和其他次生代谢过程类似,多种酶及其基因在萜烯化合物形成过程中起到了至关重要的作用,同时,萜类化合物结构多样性的形成也主要依赖于萜类合成酶及其基因。植物中已经发现了大量的萜类合成酶,由于大量植物基因组、转录组等组学数据的公布,不断有新的萜类合成酶被报道。笔者介绍了植物萜类化合物前体的合成途径及其关键酶基因、植物萜类合成酶的结构和类型,着重阐述松科植物萜类合成酶结构、功能以及相应基因家族鉴定和系统分类的研究进展,并针对松科植物萜类合成酶及其基因研究领域存在的研究树种偏少、松科植物萜烯类代谢可能存在的特异代谢路径重视程度不够、适用于针叶树种相关基因的功能研究平台搭建欠缺、多基因网络调控松科植物萜烯类合成机制研究未得到系统开展、产脂和抗逆相关的松科植物关键基因未得到挖掘与利用等相关问题提出了建议,以期为松科植物萜类生物合成机制解析及松科植物遗传改良提供参考。     

松科植物木质素合成相关基因研究进展

植物木质素是影响纸浆材品质的关键因素,而松科植物作为重要的纸浆材,对其木质素合成相关调控基因进行系统了解,可为完善木质素生物合成模型提供一定的理论依据。笔者通过对国内外已有研究进行分析,总结植物木质素结构、木质素合成途径、木质素合成相关酶基因及松科植物木质素合成基因的研究进展。归纳出松科植物火炬松(Pinus taeda)、马尾松(P. massoniana)、辐射松(P. radiata)、挪威云杉(Picea abie)等木质素合成酶基因研究主要集中在苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate CoA ligase, 4CL)、肉桂酸4-羟化酶(cinnamic 4-hydroxygenase, C₄H)、香豆酸3-羟化酶(Coumarate 3-hydroxylase, C3H)、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl coenzyme A-O-methyltransferase, CCoAOMT)、肉桂酰基辅酶A还原酶(Cinnamoyl CoA reductase, CCR)和肉桂醇脱氢酶(Cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)等一些常见基因上,其他莽草酸羟基肉桂酰转移酶(shikimate hydroxycinnamoyl transferase, HCT)、阿魏酸5-羟化酶(ferulo 5-hydroxylase, F5H)、O-甲基转移酶(O-methyltransferase, OMT)及咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase, COMT)等基因研究较欠缺,此外,还有部分基因未涉及。木质素合成是研究松科植物纸浆材的重要切入点,对现有松科植物木质素合成过程中存在问题进行精确的估计,对进一步深入研究松科植物木质素合成机制和优质纸浆材选育具有重要意义。