蘇明壘 劉蒼偉 王玉榮，* 孫海燕

(1.中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所，北京，100091；2.中國林業(yè)科學研究院林業(yè)新技術研究所，北京，100091)

·轉基因楊木纖維·

C3H-RNAi轉基因楊木木質部纖維形態(tài)特征研究

蘇明壘1，2劉蒼偉1王玉榮1，2，*孫海燕1，2

(1.中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所，北京，100091；2.中國林業(yè)科學研究院林業(yè)新技術研究所，北京，100091)

為了探明基因調控對楊樹木質部纖維形態(tài)的影響，采用切片制作結合光學和電子顯微鏡以及纖維離析的方法，觀測了不同高度的C3H-RNAi轉基因楊木及其對照組楊木的纖維形態(tài)特征及參數(shù)。結果表明，轉基因楊木上、中、下3部位的纖維壁厚值分別較對照組的下降了13.16%、13.47%和10.71%，而腔徑值無明顯差異，上、中、下3部位的纖維長度和長寬比分別較對照組的上升了1.39%、8.52%、3.80%和9.48%、16.24%、8.97%，纖維寬度分別下降了7.40%、6.64%、4.72%。發(fā)現(xiàn)轉基因楊木和對照組楊木纖維壁厚和長度等纖維形態(tài)參數(shù)值均隨木質化程度的增加而增加，并且中、下部位纖維形態(tài)更適用于制漿造紙。

C3H基因；楊木；纖維形態(tài)；微觀結構

楊樹具有種植范圍廣、速生豐產(chǎn)和纖維優(yōu)良等優(yōu)點，是制漿造紙工業(yè)中重要原料樹種之一，同時因其基因組小、易于導入外源基因等獨特的優(yōu)勢成為林木基因工程中的模式樹種[1]。纖維素和木素是楊木細胞壁組成的兩大主要化學成分，其中纖維素是紙漿、紙張最主要、最基本的化學成分，木素主要起增強細胞壁強度和保障楊木正常生長的作用。但在造紙工業(yè)生產(chǎn)中，木素的存在阻礙了楊木作為木質纖維素材料的利用，在分離木素的過程中需要消耗大量化學藥品，成本高昂、污染環(huán)境[2-3]。因此近些年通過基因工程調控林木體內(nèi)催化木素合成酶的基因活性以從根源上降低木素含量成為了研究熱點[4]。C3H(coumarate 3-hydroxylase，香豆酸·3·羥化酶)基因位于木素苯丙烷上，研究發(fā)現(xiàn)通過抑制該基因表達活性可以降低楊木木素含量和改善木素降解及糖轉化效率，且對組織細胞形態(tài)也有一定的影響[5- 6]。

楊木作為我國重要的制漿造紙原料，其纖維長度與寬度以及壁厚與腔徑等形態(tài)特征是制漿造紙過程中評價纖維質量的重要依據(jù)[7- 8]。研究表明粗而長的纖維更易得到抗磨耐破的紙張[9-10]，此外壁薄、腔大的纖維易于壓潰，而且纖維表面積較大，纖維之間緊密結合利于增強紙張的強度[11]。目前有些學者對轉C3H基因楊木主要在木素化學成分含量與結構及組織細胞形態(tài)的變化方面有些研究[12-13]，但對于轉C3H基因楊木木質部縱向不同發(fā)育階段的纖維形態(tài)特征方面的相關研究未見報道。本研究以木素含量降低的轉C3H基因楊木和對照組楊木為研究對象，原位觀測了兩類楊木纖維細胞壁厚和腔徑等解剖參數(shù)以及楊木纖維長度、寬度及長寬比變化。系統(tǒng)闡明了轉C3H基因楊木細胞壁木素含量降低的同時，其不同高度纖維形態(tài)特征的變化規(guī)律。本研究旨在評價轉基因楊木纖維性能的優(yōu)良以及用于制漿的適宜性，同時為遴選優(yōu)良調控木素的基因提供重要的科學依據(jù)。

1 實 驗

1.1 材料

選取通過RNAi抑制C3H基因表達的轉基因銀腺楊84K(Populusalba×P.glandulosacv‘84k’)和非轉基因銀腺楊84K為實驗材料。實驗材料來源于中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所及林木遺傳育種國家重點實驗室。溫室中培育生長1.5年，轉基因楊木植株C3H基因表達活性平均下降50%，木素含量下降8.2%～9.5%，綜纖維素含量增加6.4%～7.0%。選取轉C3H基因楊樹與對照組楊樹各3株，將莖干分別分為上、中和下3個部位用作實驗材料。轉基因楊木與對照組楊木基本信息如表1所示。

表1 轉基因楊木(C3H)與對照組楊木(CK)基本信息

注C3H為轉基因楊木，CK為對照組楊木，下同。

1.2 實驗方法

1.2.1纖維細胞原位形態(tài)特征觀察

選取保存于FAA(70%的酒精∶冰醋酸∶甲醛=90∶5∶5)固定液中對照組楊木與轉基因楊木上、中、下3個部位木段，利用滑走切片機制取16 μm厚切片，采用2%番紅染色10～12 h，然后酒精梯度脫水、二甲苯透明和加拿大中性樹膠封片，最后制成永久切片。采用ZESS Imager A1顯微鏡觀察拍照，獲得轉基因楊木及對照組楊木顯微結構圖。

選取上述兩類楊木3個部位冷凍干燥的木段試樣，利用滑走切片機制取木段試樣50 μm厚端面切片，噴金后置于Quanta FEG 650的掃描電子顯微鏡密閉真空環(huán)境中觀察拍照，獲得轉基因楊木及對照組楊木掃描電鏡圖。

1.2.2纖維細胞壁厚及腔徑的測定

將制成的永久切片置于光學顯微鏡下，采用Axiovision圖像處理軟件測量橫切面纖維細胞壁厚和腔徑值，從髓心到樹皮分別均勻選取100個纖維細胞進行測量。

1.2.3纖維長度及寬度的測定

選取上述用于掃描電鏡觀察剩余的楊木段，將試樣制成徑向和弦向寬約為1 mm、縱向長為10 mm的細棒狀，選取5～10根，置于離心管中，加入25～30 mL離析液(40%的過氧化氫∶冰醋酸∶水=4∶5∶21)，將離心管置于80℃烘箱中3～5天，定期觀察烘箱中樣品。離析好的樣品用蒸餾水清洗3遍以上，番紅染色后置于ZESS Imager A1顯微鏡下觀察，并用Axiovision圖像處理軟件進行測量試樣纖維長度和中部較寬部位的尺寸，每個試樣測量3次，每次選取30根纖維進行測量。

2 結果與討論

2.1 轉基因楊木原位纖維細胞形態(tài)

圖1為轉C3H基因楊木與對照組楊木橫切面顯微結構圖。由圖1可知，轉基因楊木與對照楊木一樣，其木質部主要包括纖維細胞、木射線和導管三類組織細胞。其中射線細胞自髓心到樹皮貫穿整個木質部，木纖維細胞沿徑向均勻分布。觀察發(fā)現(xiàn)轉基因楊木纖維細胞著色較對照組楊木的淺，可以初步判定轉基因楊木纖維細胞壁較對照組楊木的薄。

為了進一步在高分辨率下觀察轉基因楊木與對照組楊木橫切面微觀構造，其掃描電鏡圖如圖2所示。由圖2可知，轉基因楊木和對照組楊木一樣，纖維細胞和射線細胞大體分布情況基本一致，但轉基因楊木纖維細胞橫切面形態(tài)沒有對照組楊木纖維細胞形態(tài)規(guī)整。并且通過觀察大量掃描電鏡圖發(fā)現(xiàn)，轉基因楊木纖維細胞表面木屑毛刺較多，這可能是由于細胞壁木素含量降低會導致其細胞壁硬度降低、拉伸強度和斷裂伸長率增大[14]。因此推測轉C3H基因楊木纖維形態(tài)的變化可能與通過C3H基因調控細胞壁木素含量從而引起其細胞壁力學性能變化有關。

圖1 轉基因楊木(C3H)與對照組楊木(CK)橫切面微觀結構圖

圖2 轉基因楊木(C3H)與對照組楊木(CK)橫切面掃描電鏡圖

楊木部位壁厚值范圍/μm平均值/μm標準差變異系數(shù)/%多重分析腔徑值范圍/μm平均值/μm標準差變異系數(shù)/%多重分析C3H上1.15～4.021.980.4522.56C6.72～18.6711.642.2819.61B中1.26～4.672.120.5425.54D6.71～22.0112.182.4119.83B下1.32～4.122.250.5423.96A7.65～18.5112.042.3019.12BCK上1.06～4.942.280.6729.21A6.24～17.3411.112.2520.26A中1.23～5.142.450.6827.79B6.41～19.4111.642.2819.57B下1.21～5.122.520.6626.09B7.08～20.2612.172.2318.35B

注 A、B、C、D表示為多重分析結果，無明顯差異則用相同字母表示，存在顯著差異則用不同字母表示，下同。

2.2 轉基因楊木原位纖維細胞解剖參數(shù)

采用Axiovision圖像處理軟件觀測了轉基因楊木及對照組楊木莖干3個不同部位的橫切面纖維細胞壁厚和腔徑等解剖參數(shù)，結果列于表2中。

2.2.1轉基因楊木纖維細胞壁厚

由表2可知，轉基因楊木纖維壁厚值范圍為1.15～4.67 μm，上、中、下3部位的平均壁厚分別為1.98、2.12和2.25 μm，對照組楊木纖維細胞壁厚值范圍為1.06～5.14 μm，平均壁厚分別為2.28、2.45和2.52 μm。對測試結果分析比較后發(fā)現(xiàn)轉基因楊木不同高度的壁厚值均明顯小于對照組，且較對照楊木壁厚值分別降低13.16%、13.47%和10.71%，平均下降12.40%。表明C3H基因活性的降低在一定程度上引起纖維細胞壁變薄。

同時發(fā)現(xiàn)轉基因楊木與對照組楊木縱向纖維細胞壁厚值呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，均隨著木質化程度的增加而增加，多重分析結果表明轉基因楊木不同高度的纖維細胞壁厚存在明顯差異，而對照組多重分析結果表明，上與中、下兩部分纖維細胞壁厚值差異明顯，而中、下兩部分厚度值無明顯差異。說明對于幼齡木材，纖維細胞壁厚受木質化程度的影響較大，且隨木質化程度的增加而增加，與前人對幼齡楊木不同高度纖維細胞壁厚的研究結果相一致[15]。通常來說，對于細胞壁薄的纖維原料，其可壓扁性能好，在纖維與纖維之間較容易形成較大的接觸面，能提高纖維結合強度，增加紙張的質地結合度[10]，由此可見從轉C3H基因楊木纖維細胞壁形態(tài)來看，其較對照組即非轉基因楊木更適宜用于造紙。

2.2.2轉基因楊木纖維細胞腔徑及壁腔比

由表2可知，轉基因楊木纖維細胞腔徑值范圍為6.71～22.01 μm，上、中、下3部位的腔徑均值分別為11.64、12.18和12.04 μm，對照組楊木纖維腔徑值范圍為6.24～20.26 μm，3部位腔徑均值分別為11.11、11.64和12.17 μm，轉基因楊木纖維腔徑平均值較對照組楊木增加2.67%。分析縱向不同高度轉基因楊木纖維細胞腔徑值發(fā)現(xiàn)，中間部位數(shù)值最大，上部最小，但多重分析結果表明三者間無明顯差異。對照組楊木纖維腔徑值隨木質化程度的增加呈微弱增加趨勢，在下部達到最大值，多重分析結果表明同纖維細胞壁厚一樣，植株上部數(shù)值與中、下兩部位數(shù)值存在明顯差異。轉基因楊木與對照組楊木纖維細胞腔徑值除上部值明顯小于其他各部位外，其余部位數(shù)值均無明顯差異，說明轉C3H基因對楊木纖維細胞腔徑影響較小。

表3 轉基因楊木(C3H)與對照組楊木(CK)纖維長度與寬度

圖3為轉基因楊木和對照組楊木纖維細胞壁腔比。研究發(fā)現(xiàn)在細胞壁厚、腔徑和壁腔比3個因素中，壁腔比對紙漿質量的影響最大，且評價壁腔比大于1的為劣質材料，壁腔比小于1的為優(yōu)質材料[16]。對于壁腔比小的木材，其纖維比較柔韌、成紙強度高、質量好[9]。由圖3可知，轉基因楊木上、中、下3部位纖維細胞壁腔比值分別為0.17、0.17和0.19，均值為0.18；對照組楊木上、中、下3部位纖維細胞壁腔比值均為0.21，發(fā)現(xiàn)轉基因楊木不同部位纖維壁腔比值均小于對照組楊木，說明其具有更利于造紙的纖維形態(tài)。同時數(shù)據(jù)結果表明，兩類楊木纖維壁腔比值均小于1，均屬于制漿造紙的優(yōu)質原料。

圖3 轉基因楊木(C3H)與對照組楊木(CK)纖維細胞壁腔比

圖4 對照組楊木(CK)離析纖維形態(tài)圖

2.3 轉基因楊木離析纖維形態(tài)參數(shù)

纖維的長度、寬度及長寬比等形態(tài)參數(shù)也是衡量造紙性能優(yōu)劣的重要指標，而原位形態(tài)觀測只能觀測到橫切面纖維細胞的壁厚和腔徑，無法獲得纖維的長度和寬度等形態(tài)特征。因此本研究采用化學離析結合番紅染色的方法，應用Axiovision圖像處理軟件觀察并測量了試樣纖維長度和中部較寬部位的大小。其中離析分離的對照組楊木纖維顯微形態(tài)如圖4所示，兩類楊木不同高度纖維長度和寬度測試結果如表3所示。

2.3.1轉基因楊木纖維長度

由表3可知，轉基因楊木纖維長度值范圍為0.244～0.990 mm，上、中、下3部位纖維長度均值分別為0.439、0.586、0.628 mm；對照組楊木纖維長度值范圍為0.290～0.927 mm，纖維長度均值分別為0.433、0.540、0.605 mm，轉基因楊木纖維長度平均值較對照組楊木分別增加了1.39%、8.52%、3.80%，平均增加了4.75%，且轉基因楊木3個部位纖維長度值均大于對應部位對照組楊木的纖維長度。纖維長度的大小是木材品質的重要影響因素，而且對纖維原料的利用有直接指導意義，纖維過短，如平均長度小于0.4 mm，則不適宜制漿造紙，反之，纖維長度過長，若平均長度高于5 mm時，容易引起漿料絮凝，影響紙張勻度[17]。由此可見，從兩類楊木平均纖維長度來看，其均適宜制漿造紙。

分析兩類楊木不同部位纖維長度變化，發(fā)現(xiàn)轉基因楊木纖維長度從上到下逐漸升高，且多重分析結果顯示纖維長度隨木質化程度的增加變化顯著。研究結果與前人關于纖維長度隨年輪數(shù)的變化規(guī)律相一致，且本研究測定的平均纖維長度值與多年生楊木第一年輪數(shù)值相近[18]。對照組楊木纖維長度也同樣隨著木質化程度的增加而增加且變化明顯，與轉基因楊木纖維長度變化規(guī)律相一致。多重分析結果表明兩類楊木除上部纖維長度無明顯差別外，其余部位差異均較明顯。木材纖維的長度在樹木生長發(fā)育過程中的變異程度最大[19]，研究表明纖維長度會隨樹齡的增大而增大[20]，此外，楊文忠等人[21]同樣發(fā)現(xiàn)纖維長度隨樹高的增加而降低，同樣渡邊治人研究發(fā)現(xiàn)對于同一年形成的木質部中，纖維長度在頂端最短，從上至下，幼齡材部分纖維長度迅速增加，到成熟材后增長緩慢[15]，與本實驗研究結果相一致。分析認為對于靠近木材頂端的木材，其形成層原始細胞尚未成熟，細胞長度較短，楊木高度從上往下，隨著形成層原始細胞成熟分裂較快，從而導致纖維長度逐漸增加。以上結果表明，木素C3H基因活性的改變對楊木不同高度纖維長度均有一定影響。

2.3.2轉基因楊木纖維寬度及纖維長寬比

纖維寬度與木材密度及細胞壁厚度相關，粗度大的纖維挺直硬度大，且單根纖維的強度大，但是纖維的結合力較差。兩類楊木縱向不同高度單根纖維寬度值如表3所示。由表3可知，轉基因楊木纖維寬度值范圍為11.0～31.2 μm，上、中、下3部位的纖維寬度平均值分別為20.0、21.1和22.2 μm，對照組楊木纖維寬度值范圍為11.2～29.7 μm，平均寬度分別為21.6、22.6和23.3 μm。分析發(fā)現(xiàn)轉基因楊木不同部位纖維寬度較對照組楊木相應部位分別下降了7.40%、6.64%、4.72%，平均降低5.96%。對兩類楊木縱向纖維寬度變化規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，木纖維寬度值從上到下均逐漸增加，但多重分析結果表明三者間未達到顯著差異。此結果與前人研究發(fā)現(xiàn)人工林楊木纖維寬度變化較為穩(wěn)定相一致[7]。

纖維長寬比是影響紙張品質的重要因素之一，纖維長寬比較大可以使紙張具有較高的撕裂強度和較好的耐折度[21]。圖5為兩類楊木纖維的長寬比，其中轉基因楊木的上、中、下3部位的長寬比分別為22、28、28，均大于對照組楊木相對應的長寬比20、24、26，且較對照組分別增加了9.48%、16.24%、8.97%，說明轉基因楊木較對照組楊木纖維形態(tài)好，較大的長寬比會賦予其紙張具有更好的品質。轉基因楊木與對照組楊木纖維長寬比均隨木質化程度的增加而增加，而且在上中兩部位，變化較大，在中下兩部位，變化幅度較為緩慢，且兩類楊木中、下部纖維形態(tài)較上部好。木纖維長度、寬度及長寬比形態(tài)結果表明，C3H基因活性的下調增加了纖維長度并降低了楊木纖維寬度，使其具有較大的長寬比，更適合應用于制漿造紙，且木質化程度較高的木材，制漿造紙性能會更好。

圖5 轉基因楊木(C3H)與對照組楊木(CK)纖維長寬比

3 結 論

本研究利用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡并結合相關木材切片以及纖維離析實驗方法，觀察和測定了轉C3H基因楊木與對照組楊木不同部位纖維細胞形態(tài)及其形態(tài)參數(shù)，分析了轉基因楊木纖維細胞形態(tài)特征。

3.1轉基因楊木與對照組楊木木質部均主要由纖維細胞、射線細胞和導管細胞組成，其中纖維細胞沿徑向均勻分布。轉基因楊木纖維細胞較對照組楊木纖維細胞形態(tài)不規(guī)則，且顯微結構中其纖維細胞著色較對照組的淺，表明轉基因楊木纖維細胞壁較對照組楊木的纖維細胞壁薄。

3.2轉基因楊木纖維細胞壁厚、壁腔比值均較對照組楊木出現(xiàn)一定程度的下降。表明在轉C3H基因楊木中，木素含量降低的同時，纖維細胞壁厚變薄，使其更易于壓潰，利于制漿造紙。兩類楊木纖維壁厚值均隨楊木的木質化程度增加而增加，但兩類楊木不同高度腔徑值無明顯差異。

3.3轉基因楊木纖維長度和長寬比均較對照組楊木的高，纖維寬度較對照組楊木的低。在縱向上，兩類楊木纖維長度、寬度和長寬比均隨著木質化程度的增加而增加，纖維長寬形態(tài)結果也表明，抑制C3H基因表達在一定程度上改良了木纖維形態(tài)，使楊木纖維更適合作為制漿造紙原材料。

[1] Li Jinhua, Song Hongzhu, Xue Yongchang, et al. Present Situations and Development Strategy on Raw Material of Wood Fiber for Pulp and Paper Industry in China[J]. World Forestry Research, 2003, 32(6)： 32．

李金花, 宋紅竹, 薛永常, 等. 我國制漿造紙木材纖維原料的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J]. 世界林業(yè)研究, 2003, 32(6)： 32．

[2] Rubin E M. Genomics of Cellulosic Biofuels[J]. Nature, 2008, 454(7206)： 841．

[3] Chen F, Dixon R A. Lignin Modification Improves Fermentable Sugar Yields for Biofuel Production[J]. Nature Biotechnology, 2007, 25(7)： 759．

[4] Kong Hua, Guo Anping, Guo Yunling, et al. Advances in Study of Lignin Biosynthesis and Its Genetic Manipulation[J]. Tropical Agricultural Engineering, 2009, 33(5)： 47．

孔 華, 郭安平, 郭運玲, 等. 木素生物合成及轉基因調控研究進展[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)工程, 2009, 33(5)： 47．

[5] Coleman H D, Park J Y, Nair R, et al.RNAi-mediated Suppression of P-Coumaroyl-CoA 3′-Hydroxylase in Hybrid Poplar Impacts Lignin Deposition and Soluble Secondary Metabolism[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(11)： 4501．

[6] Ralph J, Akiyama T, Coleman H D, et al. Effectson Lignin Structure of Coumarate 3-Hydroxylase Down Regulationin Poplar[J]. BioEnergy Research, 2012, 5(4)： 1009．

[7] YUAN Jin-xia, WEI Wei, HUANG Xian-nan, et al. Fiber Morphology and KP Pulping of Two Paulownia Woods[J]. China Pulp & Paper, 2016, 35(7)： 83．

袁金霞, 衛(wèi) 威, 黃顯南, 等. 兩種桐木原料及制漿性能研究[J]. 中國造紙, 2016, 35(7)： 83．

[8] Cheng Junqing. China Wood Science[M]. Beijing： China Forestry Press, 1985．

成俊卿. 中國木材學[M]. 北京： 中國林業(yè)出版社, 1985．

[9] Wu Heng, Zha Chaosheng, Wang Chuangui, et al. Morphological Features of Wood Fiber and Its Variation for Twelve Clones of Poplar Plantations[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2011, 39(2)： 8．

武 恒, 査朝生, 王傳貴, 等. 人工林楊樹12個無性系木材纖維形態(tài)特征及變異[J]. 東北林業(yè)大學學報, 2011, 39(2)： 8．

[10] Wang Juhua. Important Achievements of Fiber Morphology in the Field of Paper-making in 20 Century[J]. Paper and Paper Making, 1998, 17(4)： 7．

王菊華. 20世紀造紙纖維形態(tài)領域的重要成就[J]. 紙和造紙, 1998, 17(4)： 7．

[11] Zhang Xiubiao, Qiu Jian, Nie Meifeng, et al. Fiber Morphological Features and Variation Pattern of Betulaalnoides in Two Sample Plots[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2013, 41(12)： 64．

張秀標, 邱 堅, 聶梅鳳, 等. 兩種樣地西南樺人工林木材纖維形態(tài)及變異規(guī)律[J]. 東北林業(yè)大學學報, 2013, 41(12)： 64．

[12] Peng X P, Sun S L, Wen J L, et al. Structural Characterization of Lignins from Hydroxycinnamoyl Transferase (HCT) Down-regulated Transgenic Poplars[J]. Fuel, 2014, 134(9)： 485．

[13] Xiu Zeming, Peng Xiaopeng, Chen Jianhui. Effect on Cell Wall Space form by Down-regulation of Mololignol BiosyntheticGenesC3HandHCTin Populus[J]. Journal of Shandong Forestry Science and Technology, 2017, 47(1)： 37．

修則明, 彭霄鵬, 陳建輝. 楊樹木素合成基因C3H與HCT表達下調對細胞壁空間形態(tài)的影響[J]. 山東林業(yè)科技, 2017, 47(1)： 37．

[14] Zhang Shuangyan. Chemical Components Effect on Mechanical Properties of Wood Cell Wall[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry, 2011．

張雙燕. 化學成分對木材細胞壁力學性能影響的研究[D]. 北京: 中國林業(yè)科學研究院, 2011．

[15] Schimleck L R, Downes G M, Evans R. Estimation of Eucalyptus Nitens Wood Properties by Near Infrared Spectroscopy[J]. Appita Journal, 2006, 59(2)： 136．

[16] Lin Ruihui. Pulp and Paper Analysis and Detection[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2007．

林潤惠. 制漿造紙分析與檢驗[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2007．

[17] SU Wen-hui, FAN Shao-hui, YU Lin, et al.Study on Chemical Compositions and Fiber Morphologies of Bambusa Sinospinosa, Bambusa Blumeana and Dendrocalamus Yunnanicus Stem[J].Transactions of China Pulp and Paper, 2011, 26(2)： 1．

蘇文會, 范少輝, 余 林, 等. 3種叢生竹化學成分與纖維形態(tài)研究[J]. 中國造紙學報, 2011, 26(2)： 1．

[18] Chai Xiuwu, Huang Luohua, Lu Xixian, et al.Study on the Young-aged Wood of 13 Clones of White Poplar in Intensive Cultivation[J]. Forest Research, 1992, 5(1)： 39．

柴修武, 黃洛華, 陸熙嫻, 等. 集約栽培13種白楊無性系幼齡材研究[J]. 林業(yè)科學研究, 1992, 5(1)： 39．

[19] Gu Yunjie, Luo Jianxun, Cao Xiaojun, et al. Radial Variation and Fiber Morphological Characteristics of Populusdeltoides×P.nigracv.Chile[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2007, 35(4)： 31．

辜云杰, 羅建勛, 曹小軍, 等. 中華南方常綠楊木材纖維形態(tài)特征及徑向變異規(guī)律[J]. 東北林業(yè)大學學報, 2007, 35(4)： 31．

[20] PANG Zhi-qiang, CHEN Jia-chuan, YANG Gui-hua. Fiber Morphology and Pulping Properties of Narrow-crown Poplar Aigeiros 11at Different Ages[J]. China Pulp & Paper, 2007, 26(9)： 1．

龐志強, 陳嘉川, 楊桂花. 不同樹齡窄冠楊黑11纖維形態(tài)與制漿性能[J]. 中國造紙, 2007, 26(9)： 1．

[21] Yang Wenzhong, Fang Shengzuo. Variation of Fiber Length and Fiber Width for Seven Poplar Clones[J]. Journal of Nanjing Forestry University, 2003, 27(6)： 23．

StudyonFiberMorphologicalCharacteristicsoftheC3H-RNAiTransgenicPoplars

SU Ming-lei1,2LIU Cang-wei1WANG Yu-rong1,2,*SUN Hai-yan1,2

(1.ResearchInstituteofWoodIndustry，ChineseAcademyofForestry，Beijing， 100091；2.ResearchInstituteofForestryNewTechnology，ChineseAcademyofForestry，Beijing， 100091)

In this paper,C3Hdown-regulated transgenic poplar and non-transgenic poplar were selected as materials to study the effect of gene regulation on the morphology of xylem fibers. The morphological characteristics and parameters of xylem fibers at different height of two kinds of poplar were observed from the sections and the isolated fibers by means of light and electronic microscopes. The results showed that the fiber cell walls thickness of the upper, middle and lower part of transgenic poplar decreased by 13.16%, 13.47% and 10.71%, compared with that of the control group respectively, but there was no significant difference in lumen diameter.Fiber length and length /width ratio increased by 1.39%, 8.52%, 3.80% and 9.48%，16.24%，8.97% respectively, and the fiber width decreased by 7.40%, 6.64%, 4.72% respectively. It was also found that fiber morphological parameters such as wall thickness and fiber length of two kinds poplar increased with the lignification degree increasing, and the fiber morphologies of the middle and lower parts were more favorable for paper making. The results showed that the change ofC3Hgene activity improved the fiber morphology of poplar and made it more suitable for pulp wood utilization.

C3H; poplar; fiber morphology; micro-structure

蘇明壘女士，在讀碩士研究生；主要研究方向：木材細胞結構機理研究。

TS721+.1

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.12.004

2017- 08-25(修改稿)

國家自然科學基金(31370562)；“十三五”國家重點研發(fā)專項計劃課題(2017YFD0600201)。

*通信作者：王玉榮，副研究員；主要從事木材基礎材性及評價研究。

(*E-mail：yurwang@caf.ac.cn)

董鳳霞)