通过木质素基因工程能够有效降低杨木细胞壁木质素含量,从而改善人工林杨树作为木质纤维材料的利用现状。细胞壁关键组分木质素含量的变化对转基因杨木组织细胞微观构造以及对细胞壁其它重要化学成分的影响则具有重要研究意义。因此本论文选取转C3H基因银腺杨84K(Populus alba×P.glandulosa cv`84k’)和非转基因银腺杨84K为实验材料,利用光学显微镜和电子显微镜观测了两类杨木组织细胞形态特征和木纤维形态参数的差异;利用乙酰溴法、热解-气相色谱/质谱联用和傅里叶变换红外光谱法测定和分析了转基因杨木木质素含量和结构的变化;利用组织化学染色、激光共聚焦显微技术和共聚焦显微拉曼光谱技术观察了转基因杨木木质素和多糖物质在组织细胞壁层的微区分布及沉积规律,并针对以上研究结果在不同高度的变化规律进行总结分析。本论文主要研究结果如下:1.转基因杨木组织细胞形态特征(1)转基因杨木仍为典型散孔材的特性。导管、木射线和纤维等各类型组织细胞在髓心到树皮方向的分布规律均与对照组杨木一致。但是发现部分转基因杨木导管壁形态为波浪状,与对照组杨木椭圆状存在一定差异。(2)转基因杨木纤维壁厚值(2.17μm)较对照组杨木(2.42μm)下降了12.40%;转基因杨木纤维长度(0.551 mm)较对照组杨木的(0.526 mm)增加了4.75%。且两类杨木纤维壁厚值和长度均随杨木的木质化程度增加而增加。而转基因杨木纤维腔径值(11.95μm)、宽度(21.1μm)与对照组杨木纤维腔径值(11.65μm)、宽度值(22.5μm)均无显著差异,但纤维壁腔比较对照组杨木的降低。(3)转基因杨木导管壁(1.92μm)较对照组杨木(2.12μm)变薄,平均下降9.43%,且不同高度导管壁厚无明显差异。转基因杨木不同高度的导管腔径均值(32.21μm)与对照组杨木(32.04μm)无明显差异,但导管壁腔比较对照组杨木的降低。2.转基因杨木木质素含量及结构变化(1)转基因杨木细胞壁主要化学组分结构与对照组杨木的一致,但木质素含量(25.0%)较对照组杨木(29.3%)降低,且在不同高度均呈下降趋势,平均下调量为14.68%,同时综纤维素相对含量增加。(2)转基因杨木中G和S单体相对含量较对照组的下降而H单体含量增加,转基因杨木木质素G、S、H单体相对含量分别为30.85%、54.69%、12.13%,对照组杨木的分别为34.39%、59.42%和6.19%。两类杨木木质素G和S单体的组成结构无明显差异,但转基因杨木H单体组成结构增加。3.转基因杨木木质素及多糖物质微区分布(1)转基因杨木木质素G单体在导管壁上均匀分布,S单体则在纤维细胞壁上均匀分布。转基因杨木木质素在纤维细胞壁层及各微区的含量分布规律为细胞角隅(CC)浓度最大、其次是复合胞间层(CML)和次生壁(S2),在木质部径向的沉积规律则为靠近髓心处组织细胞壁层沉积量较中部位置大,且与对照组杨木分布规律一致。(2)转基因杨木纤维细胞壁上的多糖物质主要分布于S2和CML上,而在CC沉积量较少,分布规律与对照组的一致。转基因杨木在纤维细胞S2和CML的处多糖物质沉积量大于对照组杨木对应微区,表明转基因杨木木质素含量降低后多糖物质含量补偿性增加。