浙农林综述木本植物中木质素生物合成和积累对非生物胁迫的响应|基因工程|木本植物|木材|木质素|细胞壁

木本植物由于其多年生等特性，在生长过程中经常受到干旱、高温、低温、盐渍和重金属等各种非生物胁迫。在长时间的适应进化过程中，木本植物进化出一系列生理和分子响应机制来应对不良环境。与草本植物相比，多年生木本植物具有根系发达、茎干坚硬、次生木质部丰富等特点，这对于其增强维管系统、提高耐逆性有重要意义。木质化过程涉及木质素单体的合成及其多聚化后沉积到细胞壁，在响应非生物胁迫中发挥重要作用。

2022年6月，Forestry Research在线发表了浙江农林大学木材品质研究团队联合中国林科院完成的题为Lignin biosynthesis and accumulation in response toabiotic stresses in woody plants的综述论文。对木本植物在各种非生物胁迫下的木质素生物合成、含量和积累等响应进行了系统的总结，并对转录因子通过改变细胞壁木质化程度来增强非生物胁迫耐受性的作用进行了分析和综述。

主要内容包括木质素生物合成的结构基因参与了木本植物非生物胁迫响应（包括干旱、水涝、盐渍、高温、低温、重金属胁迫、遮荫和高浓度的CO₂等）。尽管木本植物与草本植物中木质素生物合成机制类似，但不同物种中木质素生物合成基因响应各种非生物胁迫的时空表达和胁迫响应特异性为其胁迫耐性差异提供了基础。

Figure1. Schematic diagram summarizing the various abiotic stresses that affectlignin biosynthesis in woody plants

此外，木质素合成调控网络上游关键转录因子（如NAC 和MYB 等基因）也响应干旱、盐、低温等非生物胁迫，表明木质素合成的转录调控途径参与了木本植物非生物胁迫响应。然而，目前对木质素沉积响应非生物胁迫的精细调控机制的理解仍然非常有限，这主要是由于木本植物复杂的遗传背景和遗传转化的局限性。该综述引用了近年发表的大量的木本植物逆境胁迫下木质素合成及调控的研究文献，系统梳理该领域的研究现状和进展，同时对通过基因工程调控木本植物木质素合成及树木抗性育种进行了展望。

Figure2. Transcription factors in the lignin regulatory network involved in abioticstress responses in herbaceous and woody plants.

中国林科院亚林所韩小娇副研究员和浙江农林大学赵岩秋博士为论文第一作者，浙江农林大学木材品质研究团队张进教授为通讯作者，团队带头人卢孟柱教授对本文的设计及撰写进行了深入指导，中国林科院亚林所卓仁英研究员等也参与了本研究。该研究得到了浙江省“十四五”农业（林木）新品种选育重大科技专项、国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金等项目的资助。

作者团队介绍：

卢孟柱教授（“973计划”首席科学家、国家万人计划获得者）带领的木材品质研究团队依托省部共建亚热带森林培育国家重点实验室，主要从事树木木材形成的分子机理与细胞壁合成研究，在材性基因工程育种及木材形成等方面取得了一系列重要研究成果。
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