以毛白杨、杜仲等树木为材料,采用冰冻切片、免疫细胞化学、微量分析化学、蛋白质电泳、酶活性测定、PCR扩增、cDNA-AFLP、Northern分析、原位杂交等多种研究方法相结合,研究形成层周期性活动过程中细胞壁结构和组成的周期性变化及引起细胞壁周期性变化的生理生化过程,探讨细胞壁周期性变化对形成层细胞分化、早晚材材性形成的影响,阐明形成层活动过程中细胞壁的代谢过程,更好地认识维管形成层细胞分化、早晚材材性形成的分子机理,为进一步利用生物技术手段改善树木材性品质的研究提供理论依据。
应用多种研究方法,对杨树和杜仲维管形成层活动周期中形成层细胞壁结构及组分的动态变化、内源激素的分布模式及其对形成层细胞活动、早晚材形成的影响等进行了研究。结果表明,形成层细胞壁在休眠期具有分层现象并且纤维素微纤丝排列致密,而在活动期纤维素微纤丝排列疏松,微纤丝之间的空隙较大。在化学组成上,细胞壁组分,尤其果胶质和半纤维素等在形成层年周期活动过程中呈现出明显的规律性变化。内源激素IAA与ABA在形成层活动周期中具有不同的分布模式,IAA浓度随着形成层从休眠到活动逐渐升高,从活动进入休眠而降低,而ABA呈现出相反的模式。生长素结合蛋白ABP1在活动期在形成层及次生木质部扩展区中表达,而在生理休眠期不表达,并且证明ABA可抑制其表达,IAA促进其表达。这种年周期性分布模式的变化与形成层细胞活动、早晚材形成有着密切的联系。同时,建立了一个研究形成层活动周期的实验体系,在树苗室内培养条件下,适当的短日照可诱导形成层进入被动和生理休眠,合适的低温处理可解除生理休眠,再在合适的温度和激素处理条件下,形成层恢复活动。这个实验体系为深入研究形成层周期活动的调控机理提供了很好的实验体系。