基于DNA分子标记的木材识别技术研究

DNA分子标记木材识别技术是国际木材科学与分子生物学研究领域的交叉前沿和热点研究方向, 更是我国亟待开展的研究课题。本项目拟以我国重要红木树种中不同产地栽培的人工林海南黄花梨木材和市场上采购的海南黄花梨和越南黄花梨木材为对象，率先采用CTAB，DNAeasy总DNA抽提试剂盒（QIAGEN）和PTB三种不同方法进行木材的DNA提取、纯化，扩增ITS1、5.8S rDNA和ITS2序列并进行测序分析，获取适合海南黄花梨分子标记的基因序列，分析不同部位和不同干燥方式对海南黄花梨木材DNA提取及序列扩增的影响，揭示不同产地海南黄花梨以及海南黄花梨和越南黄花梨木材DNA序列的差异，将木材鉴定到种和产地，在与木材构造鉴定方法比较的基础上提出DNA木材识别的成熟技术和方法，为推动DNA技术在我国林业和木材科学上的应用，建立我国主要树种木材DNA数据库，促进木材的合理、高效利用提供新思路，探索新方法。

基于DNA分子标记的木材识别技术的研究不仅与木材贸易，木材保护和木材加工利用密切相关，而且与分子生物学、木材科学、林学以及木材加工工艺学等学科关系紧密，因而成为这些学科的交叉前沿和热点研究方向。本项目以我国珍稀、濒危红木树种降香黄檀及其混伪品多裂黄檀木材为研究对象，采用CTAB，DNAeasy总DNA抽提试剂盒（QIAGEN）和PTB三种不同方法进行木材DNA提取、纯化，扩增五条DNA条形码候选片段序列并进行测序分析，获取适合降香黄檀分子标记的基因序列，分析不同部位和不同干燥温度对降香黄檀木材DNA提取及序列扩增的影响，比对和分析降香黄檀和多裂黄檀各条形码序列遗传信息，揭示不同产地降香黄檀DNA序列之间的差异以及降香黄檀和多裂黄檀DNA序列之间的差异，为利用DNA条形码序列鉴定降香黄檀木材及其常见混伪品提供理论依据..经过三年的测定研究和分析，较好的完成了预期的研究计划，达到了预期的研究目标。通过研究表明PTB 法能够有效地从降香黄檀心、边材组织中提取出基因组DNA，且该方法提取的DNA质量和数量均要优与CTAB法和QIAGEN试剂盒法；通过研究不同干燥温度处理对降香黄檀心、边材DNA及PCR扩增ITS序列影响，结果表明随着干燥温度的升高将加剧木材基因组DNA降解程度，且干燥温度越高，对PCR扩增条形码序列影响越大；成功建立并优化了扩增降香黄檀和多裂黄檀ITS、ITS2、rbcL、trnH-psbA和matK各条形码片段的反应体系和反应程序，其中扩增反应中关键参数退火温度分别为：56.4℃，56.4℃，48℃，55℃ 和 61.1℃；通过对条形码序列的多重比较和分析，揭示了不同产地降香黄檀以及降香黄檀与多裂黄檀ITS、ITS2、rbcL、trnH-psbA和matK序列的差异；探明了适合降香黄檀木材分子标记的基因序列为ITS序列，通过ITS序列构建的系统发育树能够准确地将降香黄檀与多裂黄檀区分开来；本研究结果建议把ITS和ITS2序列作为鉴定降香黄檀与多裂黄檀的候选条形码片段。依托本基金项目培养研究生4名(博士1名，硕士3名)，在国内重点核心期刊发表论文2篇，(其中，1篇文章已被EI期刊收录)，在国内外学术会议上交流会议论文4篇。