原始森林木屑栽培食用菌高产量机制.docx

原始森林木屑栽培食用菌岛产机制金立成1木材形成的基础木材是树木产生的可再生自然资源，是人类重要的生产生活资料和潜在能源物质。同时，人们应该清醒地认识到木材在生态环境中的效应，科学地利用和保护木材及森林，积极地寻找木材产业发展的平衡点。在传统木材科学领域，科学家们已竭力地实现着提高木材的利用率和利用价值，进行功能性改良并赋予特殊性能、创生与环境友好的新型材料等，最近又在木材高附加值利用以及超精细结构方面取得了重要进展。然而，迄今为止，功能性改良的对象始终是树木采伐后的木材。木材是自然生成的一种高分子复合材料，有着与生俱来的固有的缺点,如生物耐久性差、尺寸稳定性差等。人们为了改善这些不良属性，曾利用多种技术手段进行处理，以提高木材的使用价值，并已取得一定的效果。但在木材的处理过程中，也相应地产生一些弊端，如加工复杂、成本高、污染环境等。因此，随着科技进步，人们开始讨论能否在源头上进行木材加工处理，即在树木生长过程中采用分子生物学原理和技术按照用途的需要或加工者的愿望来改进木质部（木材）的性质，也就是说在生活着的树木上，对木材进行功能性改良或赋予木材新的特殊功能，期望在树木采伐后木材就能适应各种用途的需要。但是木材品质性状形成的基础理论的缺乏，以及较长的生长周期和不断变化的生存环境极大地限制了木材品质性状的遗传改良。通过人们长期的探索，对木材形成机理、解剖构造、化学组成等方面已有较完整的认识，也为进一步展开木材形成的遗传调控机理研究奠定了基础。但对木材形成的细胞水平、分子水平以及发育过程的认知还处于原始资料积累阶段。要获得优良林木品系，就需要将现代科学方法与经典木材科学研究相结合，从以往的只研究“死”的木材逐步注重“活”的木材（木材形成过程）的研究，围绕木材生物形成机理与加工利用相互关系这一主题，探索木材形成过程中的细胞分化与发育、细胞壁的构建、物质与能量转化等方面，这些研究将具有重要的理论和现实意义。通常认为，木材形成源于树木维管形成层的细胞分裂活动，依次经历细胞分化、细胞伸长和径向增大、细胞壁加厚（纤维素、半纤维素和木质素的生物合成与沉积）、细胞程序性凋亡和心材形成。其中，细胞壁层的构建是关键步骤。从能量和物质转化角度来看，木材是树木通过光合作用同化二氧化碳将光能转化成化学能，并经过复杂和高效的生物合成与沉积过程而产生的。该过程中所有物质生物化学变化总称为代谢，是木材形成这项生命活动的本质特征和物质基础。而在所有代谢过程中产生或消耗的物质，统称为代谢物，也叫中间代谢物，不包括生物大分子。木材的实质物质是细胞壁。由于细胞壁是由纤维素、半纤维和木质素及少量其他物质交织而成的天然高分子材料，所以木材形成过程可以认为是细胞壁各化学组分的生物合成及空间结构的自我组装。这些有机物种类复杂，有糖类、蛋白质、核酸等，是初生代谢的产物，称为初生代谢物；有酚类、菇类、生物碱等，是由糖类等有机物次生代谢衍生出来的，称为次生代谢物。归根结底，是光合产物的衍生品（图1）。正是由于树木生长过程中经历复杂的生物化学变化，多种有机化合物有序转化（分解和合成），从而在代谢类型上表现出差异。2.1 ,维素木材细胞壁生物合成的过程包括细胞壁聚合物前驱物的形成、聚合物的合成以及聚合物的聚集。木材细胞壁中纤维素和半纤维素生物合成经历了碳的分配、糖类的初生代谢和次级代谢等途径。木材细胞壁生物合成中的蔗糖主要源自于韧皮部输导的光合产物。这种径向转运依靠的是射线薄壁细胞，然后通过共质体交换。当蔗糖被分配到木质部组织和细胞后，它在细胞基质中可发生可逆和不可逆两种水解。蔗糖合酶催化蔗糖分解为UDP-葡萄糖和果糖，该反应是可逆的。因此、木材形成组织中糖类物质的组成和含量是动态的，与发育阶段及环境变化是有关系的。虽然普遍认为蔗糖合酶位于质膜上，并与微纤丝同向排列，但是蔗糖合酶是否直接影响纤维素的生物合成还有争议。Gerber等4在杂交杨中发现蔗糖合酶活性影响木材密度，但并未显著抑制纤维素的合成。Barratt5在拟南芥（ArabidopsisthaHana）的研究中得出相似结论。然而BarOjU-FernGndeZ6的研究却得出相反结论，认为转化酶催化蔗糖生成葡萄糖和果糖的途径是不可逆的。尤其是在非光合组织中细胞壁多糖生物合成时，蔗糖水解主要依赖转化酶途径7。在己糖激酶和果糖激酶作用下，木材形成组织中的单糖的C6发生磷酸化，转化为葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸。葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸又在磷酸葡糖异构酶和磷酸葡糖变位酶催化下转化为葡萄糖T-磷酸和果糖-1-磷酸。整个过程属于己糖磷酸化途径。对于纤维素生物合成模型有多种说法。一般认为二磷酸尿甘葡萄糖(UDPG)是纤维素生物合成的前驱物8-9。UDP-葡萄糖可以通过两种代谢途径形成：一是从葡萄糖残基生成葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸，最后在焦磷酸化酶作用下形成；二是蔗糖合酶催化蔗糖转化生成果糖和UDP-葡萄糖。UDP-葡萄糖在纤维素合酶、纤维素酶等体系作用下聚合成为葡聚糖链，葡聚糖链逐步聚集成微纤丝。2.2 半纤维素半纤维素的生物合成发生在细胞基质和高尔基体，主要源自两个代谢途径。第一个是以UDP-葡萄糖为前驱体，在不同生物酶作用下转化为不同的糖类，如UDP-葡萄糖-4差向异构酶催化生成UDP-半乳糖、UDP-鼠李糖合成酶催化生成UDP-鼠李糖O该途径中生成的UDP-半乳糖醛酸是细胞初生壁果胶质的主要组成。另一个是起始于果糖-6-磷酸的转化途径，它在磷酸甘露糖异构酶作用下转化为甘露糖-6-磷酸，又通过变位酶转为甘露糖-1-磷酸，最终转化为GDP-甘露糖。GDP-甘露糖不仅参与甘露糖的生物合成，还是木葡聚糖和果胶质合成的前驱体12T3O由于针叶树材与阔叶树材中半纤维素多糖组分的差异，其合成过程也有不同。针叶树材的主要半纤维素是聚葡萄糖甘露糖，推测认为其是以GDP-D-葡萄糖和GDP-D-甘露糖为前驱物;而阔叶树材的主要半纤维素是聚木糖类。D-葡萄糖经过一系列反应形成葡萄糖醛酸，葡萄糖醛酸在脱竣酶作用下转变为戊糖，然后代谢成二磷酸尿甘-D-木糖，经合成酶作用合成聚木糖。2.3 木质素木材中木质素的生物合成经历了糖酵解、莽草酸、苯基丙烷等物质代谢途径。木质素主要源于糖类的戊糖磷酸途径，该过程的中间产物赤薛糖-4-磷酸与糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸合成莽草酸，进一步反应生成苯基丙氨酸，即木质素生物合成的起点。苯丙氨酸转变为桂皮酸，桂皮酸又转变为4-香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、5-羟基阿魏酸和芥子酸，它们分别与乙酰辅酶结合，在相关酶的作用下被还原为相应的醛，再被脱氢酶还原为相应的醇，即4-香豆醇、松柏醇和芥子醇。这三种醇被看作形成合成木质素的单体。目前研究认为，4-香豆醇、松柏醇和芥子醇被过氧化物酶和漆酶氧化聚合生成对羟基苯丙烷型、愈创木基型和紫丁香型木质素。P-羟基苯甲酰芥子醇、羟基肉桂醛、5-羟基松柏醇、阿魏酸、阿魏酸酯、水杨酸等均被推测为木质素生物合成初始单体的前驱物。生物合成中的单体之间、单体与低聚体、低聚体相互之间以不同的方式偶联最终形成了木质素复杂的化学结构19。VanhOIm6等20认为，通过改变植物木质素合成过程中的单体，不仅可以完成植物中的机械支持使命，还可以使其更容易采用化学方法去除，有利于制浆造纸或生物燃油的制备。2.4 心材形成木材横切面上，心边材的区别是比较明显的宏观特征。与边材相比，心材具有较深的颜色，更高的木质素和抽提物含量，使得心材具有更好的天然耐久性、尺寸稳定性、表面装饰性等（图2）。因此提升心材的产量和品质成为林木培育的重要课题。多年研究认为,心材是由边材逐步转化产生的，是已分化木质部的二次变化。该转变过程中涉及了细胞形态、物质转化与代谢、信号传导等生理生化活动。它不仅受到遗传因素的控制，还与气候条件、立地环境等外部因素有关。HiIIiS21报道了心材形成中抽提物的变化规律。心材中木质素、阿拉伯葡萄糖醛酸木聚糖、果胶质含量均高于边材，而纤维素含量要低于边材。但是，过渡区木质素和脂类物质含量均低于心材和边材。也有研究认为心材抽提物主要是特定时间内产生于边材向心材转化的过渡区域。3.1代谢组学研究研究认为，内源性代谢物质对植物生长发育有重要作用35,并且代谢物质在时间和空间都具有动态性与特异性。2003年，Fiehn等36第一次提出了代谢组学的概念，其概念来源于代谢组，最早被应用于疾病诊断和药物筛选37。代谢组是指生物或组织细胞在特定生理时期内所有的低分子量代谢产物，代谢组学则是对这些代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科38。代谢组学是以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。代谢组目前只关注相对分子质量约小于1OOODa的小分子代谢物。近年来，代谢组学在植物领域的应用引起人们的重视，主要侧重于植物对生长环境的响应和特殊发育阶段与时间的关系。包含3个主要步骤：D代谢物的提取与分离；2）代谢物的定性定量分析；3）代谢物功能与代谢网络途径解析。代谢提取通常采用甲醇-氯仿-水、甲醇-异丙醇-水、甲醇-水-甲酸等溶液体系，可以同步分析植物组织中的极性和非极性产物。代谢物组成分析主要依靠气相色谱-质谱、液相色谱-质谱、核磁共振、毛细管电泳二-质谱等。气相色谱质谱联用（GC-MS）技术是代谢组学研究最为成熟的技术，具有较高的分辨率和灵敏度、有良好的重现性，同时还具备丰富的标准代谢物谱图库，可以实现植物组织代谢物的定性和半定量分析。但是GC多局限于易挥发代谢物鉴定，非挥发性物质需要分析前处理（衍生化）。液相色谱-质谱联用技术对植物样品要求简单，可能实现代谢物全组分的测定，但是在代谢物的定性分析中具有一定难度。由于色谱质谱联用技术获得代谢物数量庞大、信息复杂，单一的方法很难全面反映代谢物种类，需要结合多种分析方法、借助化学计量方法进行原始数据降维和归类分析，确定组别之间代谢物的关系与变化规律,开展木材形成组织的代谢组学研究。3.2代谢物与植物性状之间的关系研究代谢物与植物性状之间关系的研究主要集中的模式植物和农作物上。ROgerS等39建立了拟南芥中碳的代谢与木质素沉积之间的关系，表明碳水化合物代谢途径与木质素的丰度呈正相关，结合转录水平分析结果也支持该结论。SehaUer等40分析果实代谢物与总产量、收获系数和白利糖浓度等83个性状的相关性，共有280对正相关和22对负相关性，很多代谢性质至少与1个整株表型性状有关。AlVareZ等41利用代谢水平技术研究干旱对玉米(Zea/ys)木质部汁液代谢物及蛋白质变化的影响，研究显示31个化合物含量发生了变化，木质素合成减少，影响叶片和茎的长度。通过对小麦(Triticumaestivui)和大麦(HordeUnIVUIgare)不同抗性品种的代谢谱分析，获得一些与抗病性相关的标志性代谢物，可以辅助作物育种42。总结前人研究发现，代谢物与植物性质之间具有不同程度的相关性，由此可影响至植物的宏观性状。因此，木材细胞壁构建过程与代谢物之间必然会有内在联系。Morris等43对比研究了不同基因型火炬松(PimIStaeda木材形成组织的代谢物与纤维素含量的关系，表明木材形成组织代谢物水平的分析是可行的，并可成为功能基因组的新工具。在花旗松(PseudotsugaHienziesii)的研究中发现，木材形成组织中的代谢物与表型特征及种植位置具有强相关性，而与遗传结构相关性较弱44O代谢物分析还可用来快速验证基因功能。LepM等16对比了野生型和转基因杂交杨(欧洲山杨QPOPU-二IUSdaVidiana)义银白杨（PoPUlUSalba）幼树木材形成组织的代谢物，发现20种已知代谢物在2种表型中的丰度存在差异，大多数为多糖物质，结果表明肉桂酰辅酶A还原酶（CCR）的下调主要影响糖类物质的代谢网络途径。代谢物分析技术在应力木形成中也有一些相应的研究°Yeh等45尝试用木材形成组织中代谢物水平的差异来标记幼龄材、应压木以及正常木，主成分分析和聚类分析清晰地区分了25个代谢物。相比正常木和对应木，应压木中木质素合成的前躯体（莽草酸、松柏甘等）相对含量增加，这与应压木中高木质素含量相吻合Andersson-Gunneras等46采用气质联用技术分析欧洲山杨应拉木木材形成组织中的代谢物，色谱分离了超过350个峰，鉴定其中发生明显变化的26个代谢物，包括葡萄糖、阿拉伯糖、肌醇、莽草酸等，并结合基因表达分析，认为细胞壁基质多糖生物合成在分子水平上经历了重新的“编程性”调控。在对红松QPimISkoraiensis应压木形成中代谢物和主要化学组成的变化规律研究发现，糖类和脂类物质在应压木中有比较高的含量，并且都受处理时间和强度影响，但并没有对两者之间的关联性进行深入分析47。而近年来，研究者们将代谢组学技术与基因组、转录组、蛋白质组技术方法联用，以杨木QPoPUIUSSPP.）为对象，重点揭示了木材细胞壁形成过程中碳的分布、关键调控因子的功能等。代谢物是基因表达、蛋白质调控的各种分子产物，同时代谢物还是分子水平与宏观性状之间的联系纽带。在以往的材性遗传改良中，常通过表型的改变来判断基因功能，有时无法真实反应生命活动，且耗时较长。如果能建立代谢物变化与基因表达之间的关系，推断基因功能,则有助于快速有效地揭示木材特征的形成机理。此外，环境与季节变化会直接影响树木生长中碳的分配与物质代谢，尤其是寒温带森林树种生长过程与暖温带森林有明显区别。综合国内外研究现状，木材形成过程的代谢水平研究尚处于萌芽状态，研究多以基因改变或环境变化对代谢物的种类及含量的影响为主，并且分析技术相对单一，但该研究方向具有相当的潜力；而且，至今研究者们对于木材形成中代谢物的分布规律及其与细胞壁特征之间的内在联系并不明了，这些问题都有待深入研究。考虑到木材的性质在种间、树木不同部位及不同生长季节存在较明显差异，笔者认为应选择代表性树种，在不同生长季节、树干轴向、边心材转化等木材自有性质差异特征上，系统准确分析不同组织中代谢物的种类与含量，明确代谢物发生时期，总结其变化规律，筛选标志性代谢物，结合新型显微观察及化学分析技术研究木材形成中细胞壁特征，构建代谢物与木材细胞壁特征之间的相关性模型，为揭示木材形成中细胞壁构建机制提供科学依据培养料的原料营养组成以及科学合理的配比对食用菌栽培的产量和质量有着至关重要的作用。食用菌培养料的组成通常都比较粗放,以富含木质素、纤维素的农业下脚料作为营养源，接入菌种之后，在合适的环境条件下进行培养出菇。由于作为主要原料成分的木质素、纤维素等物质难分解，不能被食用菌种直接利用，必须通过木质素酶、纤维素酶、漆酶等酶系分解后才能被菌丝吸收利用，因此接种后，培养期间（在一段时间或期间内）菌丝生长常常存在有明显的迟缓期，菌丝发育迟缓，不仅会导致栽培周期延长，而且培养料所处的相对密闭、潮湿的环境条件下，在菌丝生长迟缓期就容易污染杂菌，导致菇耳品质下降，产量降低甚至是绝收。针对食用菌栽培过程中原料利用率低，染污高的问题，多数菇农采用的是在培养料中添加多菌灵等杀菌剂的方法防控杂菌，但这些农药可以有效的杀菌或防止杂菌的感染,同样也会抑制菌丝的萌发或者吃料，所以菌丝吃料慢，活性低，导致原料利用不彻底，产量低，表面上看解决了污染问题，但对于产量的提高没有实际帮助，未充分利用的菌棒（即指生产中的菌渣）对环境也造成巨大的压力。而且我国对于在食用菌上可以使用的杀菌剂的种类的剂量尚无明确的规定，由于缺乏科学合理的用药指导，农药的滥用导致的食用菌农残超标的问题也是屡见不鲜。农药容易残留于菇体危害人的健康。一、PolymerizationSyringyl-/(-c-C-C-ASIigninmonoligno)Syringy】Iignin三ol-cc-c一精躺”Min黑洸需IJrIC-C-g碟就eM图I-I不同木质素单体结构与木质素类型Fig.l-IDifferentstructuresofmonolignolsanddifferenttypesOfIignin僧ProxidaM /LlCCSMHaS/质素Peroxldase ZLaCca ”Peroxidase /LaccaM S型火炭*图1-2木质素生物合成途径2在植物体内木质素含量仅次于纤维素含量，在植物的生理过程中发挥着重要的作用。首先，木质素分子填充在纤维素、半纤维素等多糖分子形成的纤维素中，并同各种结构蛋白和多糖形成坚固的聚合结构，在植物中起机械支撑的作用，使植物组织的机械耐受强度得到增强;其次，木质素的疏水性使细胞不易透水，对植物体内水分、矿物质和有机物的长距离运输十分有利;第三，由于木质素与纤维素结构致密，共同形成了一个物理屏障，使得各种植物病原物不易侵入植物体内，增强了植物对生物及非生物逆境的防御能力。木质素是储量十分丰富的自然资源，在化学工业中木质素可作为粘合剂和各种添加剂直接参与经济活动。7木质素合成途径中关键酶基因的调控近年来，木质素合成的调控在合成途径关键酶基因方面已比较成熟。木质素合成途径中很多关键酶基因已在不同植物中得到克隆，可很方便的通过基因工程手段过量或抑制表达某些关键酶编码基因的表达，从而调控木质素的生物合成。根据调控对转基因植物的效果,可以将木质素合成途径中关键酶基因的调控分为三类:一是苯丙酸途径的调控，即对PAL,C4H和4CL基因的调控，抑制这几个基因的表达可以达到有效降低木质素含量的效果;二是木质素单体特异合成相关酶基因的调控，有CeoAoMT,COMT和FSH基因,它们的抑制表达不只降低木质素含量，还会影响到木质素单体在植物中的组成比例;三是木质素单体特异合成途径下游酶类基因的调控，为CAD和CCR基因，这两基因的改变主要影响木质素单体的组成。另外，最近出现一些对过氧化物酶、漆酶等木质素单体聚合酶的相关研究，由于其在木质素聚合过程中的作用机制还不是很清楚，所以应用于木质素调控的还不多。PAL是将莽草酸和苯丙酸途径连接起来的关键催化酶，转基因烟草中抑制PAL基因活性，木质素的含量降低，但是转基因植物生长发育表现异常fmU研究发现，抑PA刀、C4序和CCR基因表达的转基因植株木质素含量下降，但是植物生长发育不正常，因而实际应用价值不大。一般情况下，抑制'OMlT活性对植株木质素含量的影响不大，只有一当COIT活性被抑制到足够低，才会降低植株的木质素含量。AtanaSSoVa等研究认为COMT活性抑制到80%-90%时，木质素组分才会受到影响，coat不会影响碳向木质素流动，而是主要影响S一木质素的合成。在抑制表达CAD基因的转基因杨树首落29与烟草3中，木质素含量没有明显变化，但是松柏醛含量明显增加。Frank6研究表明，FSM基因的抑制或过量表达可改变木质素组分，但木质素含量没有明显变化3）oF5H过量表达的转基因植株中，S-木质素含量增多，组织特异性消失，F517基因对木质素组分的改造在制浆造纸工业中具有重要的意义。CCoAOMT与4CL是研究较多且效果较好的基因。4CL为改造造纸原料较为理想的目标基因，在烟草川、拟南芥（肠）和颤杨州中抑制JCL基因表达会使木质素含量下降。Kajita等在烟草中反义抑制4CL基因，木质素含量下降19犷35%,进行制浆类似实验，木质素易于去除，纸浆产量增加，化学品耗量少。转反义CeOAOMT基因可以降低转基因植株的木质素含量，增加S/G比值，还可能与G木质素合成的特异调控有关。反义CCoAOMT基因在烟草中表达，木质素含量下降36%-47%SIG比值加3S。杨树中抑制CCoAOMT基因表达，木质素的含量下降12%,而SlG比值增加。7.1 转录因子对木质素合成的调控木质素合成途径中关键酶基因的调控在术质素组分和含量的改良方面成效显著，但是木质素合成是一个复杂的过程，需要多途径多酶的共同作用下进行，所以人们逐渐将目光转向木质素合成酶基因上游的转录调控机制。许多苯丙烷代谢途径相关酶基因的启动子中都含有一些保守的顺式作用元件，它们可能是某些转录因子在这些酶基因上的结合位点。研究显示，MYB转录因子在木质素合成调控中发挥重要作用。近些年来，人们对MYB转录因子进行了大量研究，为阐明木质素合成调控机制提供了重要依据。7.2 VYB转录因MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，以含有高度保守的MYB结构域为共同特征。根据MYB结构域序列和重复次数，可以将MYB蛋白分为四类，分别为单一MYB结构域(Rl12)蛋白、2个重复MYB结构域(R2R3)蛋白、3个重复MYB结构域(RIR2R3)蛋白和4个重复MYB结构域(4R)蛋白。其中R2R3-MYB蛋白是植物中作用最广泛、数量最多的MYB蛋白。目前已知拟南芥中至少有126个R2R3-MYB蛋白，毛果杨中19个，葡萄中IOS个(表1-1)40OR2R3-MYB蛋白在植物中广泛调控激素和环境因子应答、细胞形态发生、植物次生代谢过程、表皮细胞形态建成、细胞周期和细胞分化等各个方面,在植物的生长发育中发挥重要作用。7.3MYB转录激活因子对木质素合成的调控次生壁合成过程中既有MYB转录激活因子的参与又有MYB转录抑制因子的影响(表2),这二者相互作用实现对次生壁合成的调控，目前已鉴定的大多数MYB蛋白为转录激活因子。毛果杨中的PtMYB1C46),PtMYB4C4a和PtMYBgC46),毛白杨中的PtrMYB3和PtrMYB20C4s)及按树中的EgMYB2C49),都可以上调苯丙烷途径，从而达到调控木质素含量的作用。B4'和AtMYBS3是拟南芥中高度同源的两个基因CSQ)CS),它们不仅可以调控木质素合成途径，还可以激活整个次生细胞壁的合成，AtMYB83被认为是tMYB46的功能冗余基因。PtMYB4,PtMYBB,PtrMYB3,PtrMYB20和EgMYB2是AtMYB4'的同源基因，功能与之类似，除木质素外也可以激活整个次生壁的合成调控。拟南芥中AtMYB58,AtMYB6352和AtMYB8553是木质素合成特异性调控转录因子，它们受AtMYB4G基因的调控。与调控整个次生壁合成的转录因子不同，这些转录因子只调控木质素的生物合成途径。AtMYB58蛋白可以直接激活木质素单体合成途径中除FSHlferulicacid5-hydroxylasel外其他基因的表达。AtMYB85被认为是AtMYBSS163的功能冗余基因，因此抑制表达AtMYB5863基因表达只能抑制部分木质素的沉积52。火炬松中PtMYBl是AtMYB85的高度同源基因，研究显示PtMYBl正向调控木质素的合成表1-2次生暨合成相关MYB转录激活因子与抑制因子TableI-2secondarywall-associatedMYBtranscriptionalactivatorsandrepressorsMYB转录因子SS上要衣叶氏位;相性南芥同源座因参考文献转录激活因子 AIMYB26 AIMYB483 AlMYB58763 AIMYB85 AtMYB6l AtMYBI03 PtMYBl PtMYB8EgMYB2 PtrMYB3/20 转录抑制因子 AIMYB4 tMYB32AmMYB308/330 ZmMYB3 "42 PvMYB4EgMYBI PttMYBZIa VvMYB5a芥芥芥芥芥芥松松植 南南的向南南炬fe树果 «1报拟拟拟拟火火按毛杨 交 芥芥草稷朵 肉前鱼米枝树美萄 拟拟金R柳枝欧葡花药62导管：纤修50,511导管：红雄52次生壁形成细胞(531雄皆蛆织1631次生壁加厚细胞63次生壁形成细胞AtMYB85(46次生木质都AtMYB4646.47)次生木质部AtMYB46(49次生木城部AtMYB4648花就：心皮：茎(55花药绒毡泥：柱头f56维管组织A(MYB454J受横伤透导157)维管束58次生木质部59J次生木质部AtMYB52(60)枭实形成初期(61J7.4MYB转录抑制因子对木质素合成的调控在MYB转录因子中也存在部分木质素合成的转录抑制因子。金鱼草中mMYB308和fImHYB300转入烟草可以使C4H,4CL和C4D基因表达量显著降低，抑制木质素的合成Lo拟南芥中ItMYB4与mMYB30S直系同源，可负调控C4H基因的表达同时正调控CCoAOHT,基因的表达ItMYB32是AtHYB4的高度同源基因，它的过量表达会使花药内壁木质素合成阻，影响花药细胞壁的形成56。玉米中两个转录抑制因子ZmMYB31和ZmMYB42在拟南芥中过量表达会导致CoMT等基因表达量下降、木质素含量降低。柳枝程CPanicumvirgatum)中PvMYB4是ZrnMYB31,ZmMYB42的同源基因，PVMYB4基因过量表达的柳枝翟木质素含量显著下降EscO按树中EgMYB.I基因负向调节木质素的合成59。欧美杂交杨(POPUlUStremulaXtremUloides)中表达反义PttMYB21a基因，酸溶木质素含量增加、韧皮部CCOAoMT基因转录水平升高，说明PttMYB21a可能是一个转录抑制因子f6o。葡萄中的hvMYBSa在烟草中过量表达可降低雄蕊中CCoAOMT基因表达，也是转录抑制子的一员木质素合成途径中大部分基因含有AC顺式作用元件，包括PAL,4CL,C3H,CCo、OMT,CC1和CADaAC顺式作用元件是MYB转录因子与这些木质素合成基因结合的重要元件。凝胶阻滞实验(EMSA)和酵母单杂交实验证明，AtMYB58163,PtMYB114,PvMYB4,EgMYB2和EgMYB1蛋白可以与下游木质素合成相关基因启动子AC顺势作用元件结合，调控木质素合成。C4H和CoMT基因也可以被AtMYB58直接调控，故这两个基因可能含有简并的AC顺式作用元件。而FSH基因既无Ae顺式作用元件，也不受AtMYB58163调控。MYB蛋白对木质素的合成调控与MYB蛋白的修饰也有着密切的关系。磷酸化是MYB蛋白翻译后修饰的一种重要形式，烟草中NtMYB2可以被细胞周期蛋白一周期蛋白依赖性蛋白激酶复合物(CyClinCDK)磷酸化64,6。蛋白微阵列分析显示，拟南芥R2R3-MYB蛋自可能是MAPK激活的目标底物基于磷酸化在调节MYB蛋白活性中作用的保守性推测，R2R3-MYB蛋白在木质部分化中具有重要作用；MOrSe等对火炬松PtMYB4和PtMYB1的磷酸化进行研究，发现这两个蛋白可以被丝裂原激活蛋白激酶PtMPK6磷酸化，磷酸化的PtMYB4转录激活活性明显提高D6'0MAPK修饰的丝氨酸位点在其他调控木质素合成的MYB转录因子中相对保守，这些MYB转录因子可能也存在翻译后的磷酸化修饰。7. 51YB转录因子调捽的进化保守性在植物进化过程中，MYB蛋白虽然经过了高度分化且功能表现出多样化，但是不同的物种间仍有许多基因高度保守，其蛋白结构和生物学功能也很接近。如图1-3所示，PtMYB4和EgllYB2,PtrMYB003和Ptrll1YB020均为t1YB46/83的功能性同源基因。尽管最初的报道只证明PtMYB4和EgMYB2与木质素合成相关。通过系统进化分析，借助拟南芥互补和过量表达实验进一步证明，PtMYB4与EgMYB2也可以调控纤维素和半纤维素的合成，与AtMYB46183功能相似6s。转基因实验表明PtrIYB0031020可以互补拟南芥rnyb46myb83双突变造成的生长停止和维管束细胞壁加厚降低的缺陷；同时发现，PtrMYBO03102O的上游调控基因PtrND2与tMYB483的上游调控基因AtSNDl是同源基因。可见，虽然经过了上亿年的分化，不同物种间木质素调控的分子机制还是保持了高度的保守性f41。利用这种保守性，可以推测已知MYB基因的未知功能，也可以根据已知物种关键基因找到其他物种中功能相似的基因，在基因挖掘方面具有重要意义。图1-3主要次生壁合成相关MY8转录因子同源关系7.6MYB转录因对木质素调拄的意义木质素合成过程非常复杂，是多途径多种酶共同作用的结果，在调控过程中可能存在代偿机制，还可能存在同工酶。同时，木质素的合成与其外界环境、代谢和发育条件也有一很大关系。所以在转录水平调节木质素的合成会产生较大作用，对木质素的调控更有意义。近年来，关于MYB转录因子对木质素调控的研究取得了重大进展。但是需要注意的是，转录因子一般以家族的形式出现，转录调控很有可能是多个转录因一了共同作用的结果，一个转录因子对调控所起的作用可能很小，这个转录因子也可能对其它途径中的基因起作用。而且木质素单体合成途径也具有自我调节能力，在某个基因受调控后，同一家族基因或合成途径中其他基因的表达可能也会受到影响。所以在转录因子研究中应清楚研究对象的功能，避免植物正常代谢途径受到影响。8、植物从宇宙空间获得天能的机制HH：生命不仅会依靠通常生物化学里ATP（三磷酸腺昔）分子降解转化食物氧化燃烧热提供化学能ATP动力，更重要的是生命还会依靠生命动力阴阳精元素的孤对电子吸纳转化中微子“通天气（电磁场能及中微子场能）”提供宇空动力能。因此黄帝内经里天人合一的原意在于生命存在的最根本的动力在天上，是来自宇宙空间、来自太阳的光子、特别是中微子一旦与孤对电子作用，甚至引起低温融核反应，更不用说大大降低一切生命的化学反应活化能。由上可知当代医生们如果不知道人体根本还有“宇空能生命动力源”生命机制，那他关于“疾病”的所有漂亮的理论知识都是“一本正经”的假设而已了！的存在，那么同样现代医学体系也完全无法兼容“宇空能生命动力源通天气”的事实；因此钱老生前一直耿耿于怀，强调2000多年前的黄帝内经是超前科学，是现代一航科学理论知识完全都对不上号的，更先进的生命科学知识。总之，农作物的能量来源：一是化学能。即“维持生命的热能支持系统/即内源性ATP动力支持系统"（注：ATP是三磷酸腺背分子的缩写）。二是聚宇能。这是现代医学未知的能量。即从宇宙空间如何获得宇能维持生命（简称“维持生命的天线支持系统/即外源性JRG动力支持系统”）O论宇宙空间中微子能源聚焦理论及其运用的可行性研究Studyonthetheoryofspaceneutrinoenergyfocusingandthefeasibilityofitsapplication金日光国际上第四统计力学创始人*引言在自然界，热核反应、原子核裂变反应、放射性同位素的外£，夕衰变反应等己得到人们的理论和实践的验证U但意外前几年有人在电解堇水的过程中，当用指和把电极时，出现异乎寻常的过热现象.对此，有人认为是在常温下，发生了热核反应：DD>HeIlIl22但是世界科技界普遍认为这是不可能的，也就是在常温下，不可能发生热核反应,更不可能在常温下发生更大原子核之间的融核反应.不过从量子理论来看在国际上许多国家，都有人研究和应用宇宙空间能量,但是,从这些国家的层面上看,还没有得到政府足够的支持，科技界的许多权威们除了太阳能之外否认宇宙空间有无穷的能源，既是承认有，不相信人类能应用这些能源，所以有些学者甚至对这方面研究认为“反科学”、“伪科学”甚至说成“骗人的把戏二“魔术表演”等等C在这种情况下，很有必要先从理论上阐述宇宙空间能源的客观存在性及其实体，更有必要从理论上论证运用这种宇宙空间能源的可行性，否则这项利于人类的一项伟大事业走向自取灭亡的边缘上.那么现在首先要明确一下，这里所说的宇宙空间能量或能源究竟指什么样的能量.其载体究竟是什么呢？这是首要回答的问题U简言之这里所说的宇宙空间能量及其实体实际上指充满宇宙空间的最小尺寸的“暗物质”及其无处不在的“暗能量”，即指中微子及其能量.所以很有必要人类重新认识中微子（neutrino）及其功能C中国政府对中微子的研究给予特别的重视：中国科学院准备用20亿元在中国江门，拟建世界最大规模的中微子研究基地，预计2023年底投入运行.现在人们都知道中微子来自于宇宙无数个超星星和恒星的热核反应、中微子是宇宙射线的最重要的组成部分之一,特别是其中太阳热核反应，每秒能发出IO38中微子e故我们地球上的人们每一天遭到几亿个中微子的“攻击”，但好像都透过去了.所以没有什么感觉，也无法直接探测，为此有人到地球深部用回铁的方式来测其中微子的存在C这样人们就产生了能否用某种“设备”来像光一样聚焦中曲子？为此作者则用硬石粉烧结的陶姿型金字塔结构,韩国李银载先生用五角型金属设备，现在看来这些方式都有可能聚焦宇宙空间能量,特别是陶镜型金字塔聚掂设备很有意义。中国科技界开始对这样的超前科技事业开始有所堇视，但是支持的力度远远不够，不能不使我们感到遗憾。追究其主要原因.是中国科技界对宇宙空何能量的客观存在性认识不足.加之与没有实验实体的演示及没有深入的量子理论的研究有关，为了让大家了解笔者为什么研究这样的课题，有必要简介笔者的由来C笔者在上个世纪56年毕业于东北人民大学（现吉林大学）学物理化学,接着在该大学国内外著名的量子化学家唐敖庆教授的指导下当了四年制副博士（苏制PhD）研究生,专攻量子化学，量子统计力学及反应动力学理论，后来深感西欧提出的三大统计力学（BM统计力学,F-D量子统计力学,B-E量子统计力学），还不能用来研究同时存在吸引和排斥的统计体系，于是在国际上首先提出了第四统计力学.上世纪美国ABl专门作了介绍，还有ChemiCaIAbStraCt里登载了详细介绍C现在把第四统计力学也叫群子统计力学,实际上概括了前面B-M.F-D.B-E三种统计力学.第四统计力学作为一切微观粒子群体运动规律的科学.涉及到自然界的四种作用力（强作用力、弱作用力、电磁作用力、万有引力）的统一场论的问题.作者用电荷作用力来统一了明物质世界的四种作用力C这一研究必然要研究到无电、无磁的暗物质世界的作用力问题.不难想到在喑物质世界不存在电荷作用力，故也就是很难存在明物质里的强作用力、弱作用力、电磁作用力，这决定了暗物质是非常微小结构，几乎无质量.但本身应具有高速自旋,高速线运动的本能，推动一切明物质的自旋,高速线运动C那么这是什么样的粒子呢？当代核子物理学指出：在自然界存在一种叫中微子（nuclenon）的暗物质及暗能量.这种粒子伴脸着原子核中r,衰变的过程中，并且发现：np+e-÷V（反中微子）P>+e*+v（正中微子）笔者注意到1974年美国学者里克特等人直接用e-e对撞机发现质量很大的新粒子（3.095Gev）,其比质子，中子质量大3倍以上，说明自然界的各种原子核可以由高能量,高速运动的8一束来聚集而成C这就是说高能电子的能量通过E=wc2变为大质量的粒子,这意味着充满，e-的宇宙,靠宇宙空间能量的支持,也能够形成现实的宇宙物质世界。于是笔者出于对宇宙起源、宇宙能量的研究目的，作为全国政协常委，向中国政府建议中国应该建立世界上最大功率的正负电子对撞机，因为提案有很多理论的说明，从而使这一建议得到中国政府支持和采纳，实现了提案的目标,从而获得全国政协优秀提案奖C该提案的中心思想是宇宙的起源并不是由金币那么大的高容度的“奇物”-次性谦炸,通过膨胀而成的.而是由接近正负电子质量的侬拿手和莘帮一邙