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我校科研团队联合国内外多家单位发表关于植物细胞壁研究的现状和机遇的综述文章

来源:林木遗传育种全国重点实验室 日期:2023-12-20
文字 王爱芝 图片
电话 摄影

近日,林木遗传育种全国重点实验室李伟研究团队联合台湾大学、成功大学、比利时UGent、中国科学院遗传与发育生物学研究所、美国NCSU、西南大学、华南农业大学、日本NAIST、浙江农林大学、中国科学院分子植物科学卓越创新中心、日本京都大学等单位,在Molecular Plant(TOP期刊,IF=27.5;R/C=1/239, PLANT SCIENCE,植物领域排名第一)上在线发表了题为“Woody Plant Cell Walls: Fundamental and Utilization”的长篇综述论文,系统梳理了植物细胞壁基础研究和应用研究的现状以及未来挑战和机遇。

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陆地植物约在5~6亿年前由轮藻类绿藻演化而来。这些轮藻类植物拥有原始的细胞壁,使它们能适应陆地环境。然而,相对轮藻类绿藻,陆地植物的细胞壁聚合物(包括复杂多糖和木质素)更进化,以应对干燥、重力、快速温度变化、高紫外线和光合辐射等环境因素。裸子植物和被子植物是现存陆地生态系统中的主要植被种类,它们的成功演化在很大程度上得益于具有厚壁细胞的维管组织,并能形成木质部,以提供机械支撑和水分运输。这些植物的维管形成层增殖并分化为次生韧皮部和次生木质部,如木材,可使其茎部能逐年加粗。特别是木质部作为陆地生态系统的主要碳储存库,在全球碳循环中起着至关重要的作用。

文章阐述了三种木质部细胞类型,并介绍了细胞壁遗传和表观遗传的新发现、影响木材形成过程中细胞壁生物合成的环境因素和激素作用机制。文章还从化学、生物化学和遗传学角度,总结了细胞壁三种主要成分的生物合成过程,并提出关键证据,阐明如何利用这些研究结果,以拓展我们对于木材细胞壁作为生物材料和能源原料的理解,并为基因改造提供新的策略。此外,文章梳理了所有已公开的林木基因转化田间试验,将实验室的基因调控结果与转基因树种的田间试验结合起来。最后,文章对细胞壁研究的未来挑战和机遇进行了讨论,指出我们应利用更全面的方法和策略来推动细胞壁形成和调控的研究,通过有效修饰木材细胞壁,以实现生物质材料的利用或提高碳捕获和储存的能力,进一步发掘木材在工业和生态应用中的潜力。

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木质部细胞发育及次生细胞壁生物合成基因的表达


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