树木休眠期解除过程中木质部与韧皮部代谢物的比较开题报告

1. 研究目的与意义

树木休眠期解除过程中，温度的变化引起木材木质部与次生韧皮部成分的变化。研究树木的形成层休眠期到早春活动恢复期过程中，木质部与次生韧皮部的次生代谢物的组成与含量的区别，为揭示树木形成层生长规律提供理论依据。

2. 国内外研究现状分析

木材，即木质部，因为其在建筑、家具、人造板、制浆造纸等方面有广泛应用，而被许多学者所研究，而树皮，因为其没有木质部的应用广，故而对其研究相对较少。在世界范围内通过微树芯法监测树木茎干径向生长的研究越来越多^[8]，对茎干形成层活动和木质部形成的研究主要集中在加拿大北部森林和欧洲，也有其他国家和地区如日本和伊朗等地。研究的树种主要是针叶树包括欧洲落叶松(larix decidua)、欧洲五针松(pinus cembra)、欧洲赤松(pinus sylvestris)、挪威云杉(picea abies)、香脂冷杉(abies balsamea)和黑云杉(picea mariana)等。目前国内的研究相对较少，发表的研究成果主要是liang^[9]等在2006年对中国内蒙浑善达克沙地东部油松(pinus tabulaeformis)和li^[10]等对青藏高原东南的史密斯冷杉(a.georgei var. smithii)生长季的形成层活动和木质部发生的研究。

张胜龙等人^[1]为探讨主要代谢成分与应压木形成的关系，以拉弯诱导形成的杉木应压木为材料，在明确其重要显微特征、木质素含量的基础上，运用气相色谱质谱联用系统(gc-ms)对主要代谢成分进行了鉴定和相对表达丰度分析。结果表明:在3个拉弯时期皆可鉴定出18种代谢成分，其中有机酸5种、单糖4种、二糖3种、醇类和氨基酸2种、无机酸和内酯类各1种。

石江涛等^[7]利用气相色谱质谱联用系统(gc-ms)比较分析了红松正常木与应力木木材形成组织中极性代谢物的差异，并讨论了代谢物质在木材形成中的功能。结果表明: 木材中检测出31个极性代谢物；应压木主要代谢产物相对表达丰度低于或接近正常木，而糖类物质明显降低；对应木主要代谢物质相对表达丰度高于或接近正常木，而含氮化合物和脂类明显升高；应压木主要代谢产物相对表达丰度低于对应木的。树皮是树木的重要组成部分，也是重要的森林资源之一，不同树种的树皮其利用价值也不同，经过加工可以得到许多种重要的林副产品，提高森林资源利用率。内皮又称韧皮，有向下输送养料和储存养料的功能，故树皮的各种作用关乎到树木的生长、木质部的形成。故对韧皮部进行研究是具有重要意义的。构树韧皮部化学成分定性分析，国内已有学者进行了研究。钟汉庭^[11]等人对构树树皮采用硅胶柱层析法进行化学物质提取，分离得到β-谷甾醇，lupeol acetate，6,7-二甲氧基香豆素, broussonin a，broussonin b，broussonin f，( ) marmesin，( ) -( 2' s，3'r)-3-hydroxymarmesin,单棕榈酸甘油酯和十七烷酸-1-甘油等10种物质。姜磊^[12]等人参照相关国家标准对构树树皮化学成分进行测定，研究表明：构树皮中含有21.04%冷水抽提物,29.67%的热水抽提物,6.81%的苯醇抽提物含量,45.09%的 1%naoh抽提物，构树韧皮纤维木素含量为5.39%,纤维素含量为 43.06%,综纤维素含量为67.05%。向新柱^[13]等人对构树枝条韧皮化学成分进行测定，研究发现：构树韧皮中除三大素以外还含有果胶质和一些水溶物及灰分等物质，并且果胶质含量较高。张振珏^[14]曾提到在具次生生长的树木中，韧皮部的产生与形成层的活动直接相关。温带树木的形成层活动有明显的季节性。在温带条件下秋冬季气候变冷，使生长结束引起休眠。韧皮部的季节性变化与雨量和湿度有关。温带树木形成层一般是一年休眠一次。张英柏^[15]通过光学显微镜观察了白皮松(pinus bungeana)、油松(pinus tabulaeformis)的形成层季节活动和韧皮部的形成。发现在春季3月下旬开始恢复活动。韧皮部明显早于木质部开始分化。在4月底到5月初开始产生第一层弦列的轴向薄壁细胞带，弦向排列局部整齐，径向单层或局部二层，胞内含多酚类物质并有方形或近长方形晶体。在出现弦列薄壁细胞时所形成的韧皮部可认为是早期韧皮部，这种组织的出现是生长期变化的一种标志，但有时全年可分生出2-3层弦列细胞带。当年分生的筛胞排列比较整齐，胞腔正常，而在前一年形成的韧皮部常受挤压变形。用这种继发变化并参考弦向薄壁细胞带的分布，可分辨出韧皮部的生长轮。

3. 研究的基本内容与计划

研究的主要内容及计划

1. 以杉木和构树为对象，采用气相色谱与质谱联用的技术，研究树木休眠解除过程中，木质部代谢物种类与相对含量的变化规律；

2. 树木休眠期解除过程中，杉木和构树韧皮部代谢物种类与相对含量的变化规律；

4. 研究创新点

树木的木质部与韧皮部对树木生长发展日益重要，就目前国内外研究者对不同树种的木质部与韧皮部代谢物分析而言，糖类在代谢物中占比重比较大，但至今对树木休眠期解除过程木质部与韧皮部代谢物的研究较少。本次实验主要研究木质部和韧皮部代谢物种类与相对含量的变化规律，为揭示树木生长规律提供理论依据。