梨石细胞木质素合成、转运及聚合沉积特异途径分析

本项目以石细胞含量少的套袋'砀山酥梨'果实和石细胞多的不套袋'砀山酥梨'果实为研究材料，拟通过高效液相色谱（HPLC）、核磁共振（NMR）、红外光谱（FTIR）等谱学技术，比较两种果实中木质素结构和单体的差异；通过底物控制、抗体识别、免疫印迹转移等方法，观察果实发育过程中PAL、CAD、POD的变化规律及作用特点，分析两种果实中上述酶的特性差异及其与木质素、石细胞含量的关系，以筛选出参与梨石细胞木质素合成的关键酶；并通过免疫胶体金电镜观察技术对梨石细胞木质素、木质素单体、PAL、CAD及POD进行亚细胞定位。从而在果实发育的整个时期，从单体类型、酶特性及它们在细胞中的分布特性等方面探讨梨石细胞木质素有别于其他植物的合成、转运及聚合沉积途径，基本解决木质素参与梨石细胞形成的生理、生化机制问题，在进行学术创新的同时，为梨果品质形成调控技术的研究提供理论依据和可能的技术方法。

基于石细胞在梨果实品质中的重要性，我们采用生产中常用的栽培技术措施处理，观察分析了果实发育过程中PAL、CAD、POD的变化规律及作用特点。并以木质素为突破点，通过高效液相色谱（HPLC）、核磁共振（NMR）、红外光谱（FTIR）等谱学技术，比较研究了梨果实中木质素结构成分，明确梨果实石细胞木质素为典型的双子叶植物木质素，但其愈创木基结构单元含量高于其他树种，愈创木基与紫丁香基结构单元比例（G/S）高达4，接近于裸子植物，表现出软木木质素的结构特性。发现在梨细胞木质化过程中，细胞的整个细胞壁明显分为木质化程度不同的四层结构，即复中层 （CML）、次生壁1 （S1）、次生壁2（S2）及高度木质化的、具有典型应压木特征的外层次生壁2（S2L）。此外，结合基因组测序工作，对木质素代谢相关酶进行了表达分析、克隆、定位等研究，初步明确木质素参与梨石细胞形成的生理、生化过程。