中文摘要：

兴安落叶松 (Larix gmelinii Rupr.) 是我国东北地区三大主要针叶用材林树种之一。它的木材挺直、纹理清晰、色调自然、材质致密，同时由于其细胞较长、非纤维细胞含量低 ,使其在建筑、装饰、造纸和化纤工业等领域具有广泛的应用,其经济价值也是其他树种所无法比拟的。但是，由于兴安落叶松的生态幅度较大，在不同生境下会产生各种不同的变异类型，使得它们在物理力学性质乃至加工性能上存在很大的差异。因此，在造林初期选择具有优良材质的苗木，调控相关基因的表达或通过遗传改良的方法改善它们的材质，对于提高其经济价值具有重要意义。本申请项目以开发兴安落叶松的材质相关基因资源为目的,拟分离其与材质相关的基因，并利用分子生物学的方法深入系统地调查这些基因的表达调控模式、功能及作用机理，为今后利用DNA标记法进行兴安落叶松优良母树的筛选及利用遗传转化的方法进行木本植物材质改良的研究奠定基础。

结论摘要：

兴安落叶松 (Larix gmelinii Rupr.) 是我国东北地区三大主要针叶用材林树种之一。其木材挺直、纹理清晰、色调自然、材质致密，同时由于其纤维细胞较长、非纤维细胞含量低 ,使其在建筑、装饰、造纸和化纤工业等领域具有广泛的应用，显示出重要的经济价值。但是，由于兴安落叶松的生态幅度较大，在不同生境下会产生各种不同的变异类型，使得它们在物理力学性质乃至加工性能上存在很大的差异。因此，在造林初期选择具有优良材质的苗木，调控相关基因的表达或通过遗传改良的方法改善它们的材质，对于提高其经济价值具有重要意义。 本项目以开发兴安落叶松材质相关基因资源为目的，利用同源克隆技术，分离了与木质素（苯丙氨酸氨基裂解酶基因，LgPAL；咖啡酸氧甲基转移酶基因，LgCOMT）、纤维素（UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因，LgUGPase；纤维素合酶基因，LgSecA）和半纤维素（UDP-葡萄糖脱氢酶基因，LgUGDH）生物合成相关的基因及与材质形成相关的转录调控因子（同源异型盒基因，LgKNOX），并对基因表达模式及表达调控机理进行了分析。另外，我们通过遗传转化拟南芥和毛白杨的方法对所克隆部分基因的功能及其在材质形成过程中发挥的作用进行了研究。结果显示LgPAL基因的过量表达促进了转基因拟南芥的营养生长，增加了其木质素的含量；LgUGPase基因在拟南芥中的过量表达促进了其营养生长，增加了转基因植株中纤维素的相对含量；LgUGDH基因的过量表达促进了植株营养生长和半纤维素的积累。LgKNOX基因在毛白杨中的过量表达使植株矮化，叶片形状发生变异；显示该转录因子在器官的形态建成中发挥重要作用。该研究为通过调控这些基因的表达从而调控林木中木质素、纤维素和半纤维素的相对含量，进而实现材质的有效调控提供了有效途径。同时，也为今后利用DNA标记法进行兴安落叶松优良母树的筛选及利用遗传转化的方法进行木本植物材质改良提供了有价值的候选基因。