2012CB114500-G木材形成的调控机制研究汇总
中国在竹材材性形成分子调控方面取得重要突破
二 零
建了包含36个木质素生物合成结构基因、22个转录因子和11个miRNA的竹子木质化调控网络;利用分子生物学手段
二
一
对毛竹木质素生物合成基因、转录因子和miRNA功能进行了实验验证,提出了由miRNA介导的“MYB-PeLAC20”木质
年
第
素单体聚合调控模型,为人为调控竹子木质素成分提供了可行的策略。该成果2021年6月19日发表在权威杂志《Plant
由木质素生物合成及其在次生细胞壁中
藤
通
的沉积决定的。因此,发展绿色可再生生物质资源的社会需求,使得竹子木质化调控机制等基础研究备受关注。
讯
国际竹藤中心研究人员以毛竹为研究对象,在前期完成15个竹产区毛竹基因组重测序的基础上,利用不同发育时
期的竹笋材料,测定生理、生化指标变化规律,整合形态、解剖表型数据,综合分析转录组、小RNA和降解组数据,构
十
九
Physiology》。
卷
毛竹木质化调控网络是针对竹材材性形成构建的全球首个分子调控网络,是竹子研究进入后基因组时代的一项突破
第 三
性研究工作。该研究成果填补了竹材材性遗传调控网络的空白,对于竹子木质素遗传改良的分子设计育种,创制高产、优
期
质、适应性广的竹子新品种具有重要科学价值,对有效缓解竹资源利用品种单一、总量相对不足的问题具有重要的现实意
中国在竹材材性形成分子调控方面取得重要突破
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木本竹是重要的绿色可再生速生
资料81196[资料]
一、解释以下名词:(1)自由水;(2)吸附水;(3)纤维饱和点;(4)平衡含水率;(5)标准含水率;(6)持久强度。
(1)自由水:自由水是存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分。
(2)吸附水:吸附水是被吸附在细胞壁内细纤维之间的水分。
(3)纤维饱和点:当木材中无自由水,而细胞壁内吸附水达到饱和时的木材含水率称为纤维饱和点(4)平衡含水率:在一定温度和湿度环境中,木材中的含水量达到与周围环境湿度相平衡时含水率称为平衡含水率。
(5)标准含水率:含水率为15%为木材的标准含水率。
(6)持久强度:木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大强度,称为持久强度。
二、木材含水率的变化对其强度的影响如何?解:木材的强度受含水率的影响很大,当木材的含水率在纤维饱和点以下时,随含水率降低,即吸附水减少,细胞壁趋于紧密,木材强度增大,反之,随含水率增大,即吸附水增多,细胞壁趋于松散,木材则强度减小。
当木材含水率在纤维饱和点以上变化时,木材强度不改变。
我国木材试验标准规定,测定木材强度时,应以其标准含水率(即含水率为15%)时的强度测值为准,对于其他含水率时的强度测值,应换算成标准含水率时的强度值。
三、木材在吸湿或干燥过程中,体积变化有何规律?解:干燥木材吸湿,含水率增加,木材出现湿胀。
当达到纤维饱和点后再继续吸湿,其体积不变。
湿木材在干燥脱水过程中,自由水脱出时(含水率大于纤维饱和点时)木材不变形。
若继续干燥,含水率小于纤维饱和点时,随着脱水,吸附水减少,细胞壁趋于紧密,木材出现干缩四.常言道,木材是"湿千年,干千年,干干湿湿二三年"。
请分析其中的道理。
答:真菌在木材中的生存和繁殖,须同时具备三个条件,即要有适当的水分、空气和温度。
当木材的含水率在35%~50%,温度在25~30℃,木材中又存在一定量空气时,最适宜腐朽真菌繁殖,木材最易腐朽。
木材完全浸入水中,因缺空气而不易腐朽;木材完全干燥,亦因缺水分而不易腐朽。
木材形成的调控机制研究
一、关键科学问题及研究内容拟以杨树等主要用材树种为研究材料,采用次生维管组织再生及离体培育等实验系统,利用遗传学、分子生物学、生物化学、基因组学、生物信息学等研究手腕,研究纤维素、半纤维素和木质素的合成机理;解析细胞壁主要成份协同排列、沉积及遗传因子对该进程的调控机制;阐明激素、多肽、信号转导分子等对木质部细胞分化的调控,和材性相关基因位点的基因组定位及遗传效应分析。
为速生树种材性改良的分子品种设计提供理论和技术支持。
1.纤维素、半纤维素和木质素的合成与调控以杨树等材料为研究对象,解析纤维素合酶复合体结构与作用机制;研究MYB、NAC等转录因子在调控CESA基因及纤维素合成中的影响和相关蛋白KOR、BC1和BC15与纤维素合酶复合体的互作及功能,阐明它们参与纤维素合成的分子机制;研究CSLD五、CSLD 六、BC1一、BC14等同源基因在木聚糖合成中的功能,解析半纤维素(木聚糖)合成机理及这些基因与纤维素合成关键基因互作、应答的机制;次生壁木质素合成关键基因(4CL基因和CAld5H基因)的调控机理,鉴定直接调控木质素合成的MYB类转录因子的功能。
2.细胞壁形成与木材材性的调控利用应拉木形成体系研究细胞壁形成进程中起调控作用的miRNA,并从基因组水平鉴定杨树miRNA的靶基因,及其对木材细胞壁形成的影响机制;基于已有的转录组学数据,对杨树中参与细胞壁形成的关键基因进行深切的转录调控分析,挑选与次生壁加厚相关的转录因子,研究其作用模式和调控机制;开展细胞骨架调控纤维素沉积的分子机理,包括微管、目标蛋白和细胞壁三者间的调控关系和作用方式,揭露微纤丝角度和纤维聚合度与纤维素的沉积与组装的关系。
3.形成层干细胞维持、分化和木质部发育的调控机制利用次生维管再生等系统,研究激素、短肽、信号转导因子和转录因子等对形成层细胞发生、分化和次生木质部不同细胞类型发育的的影响,揭露控制不同管状分子、纤维分子类型的调控因子,阐明其作用机制;利用转基因技术取得不同调控因子表达水平的杨树材料,分析形成层模式转变并结合芯片技术分析全基因表达谱的转变,揭露细胞分化相关调控网络;分析导管分化模式与细胞程序化死亡关系,专门是分析不同类型细胞PCD上游起始因子的特性。
三种豆科树种硬实形成机制及破除方法的初步研究的开题报告
三种豆科树种硬实形成机制及破除方法的初步研究的开题报告一、研究背景豆科植物木材中的硬实是木材的一种瑕疵,也是经济上的损失。
豆科树种中,黑荆、银杏、榆树等都有硬实的问题。
硬实是由于木材中形成的解剖性瑕疵,会降低木材的质量,增加制材难度,影响木材的应用价值。
因此,对硬实形成的机制进行研究,有助于找到解决硬实问题的方法,提高豆科树种的经济价值。
二、研究目的本研究旨在探究豆科树种硬实的形成机制,以及破除硬实的有效方法。
三、研究内容1. 硬实的形成机制研究(1)采集黑荆、银杏、榆树等豆科树种的样本,进行解剖学研究,观察硬实形成的位置、形态等。
(2)利用显微镜观察该些豆科树种木材植物纤维细胞壁的厚度、细胞腔大小、细胞排列等特点,探究其与硬实形成的关系。
2. 硬实破除方法的研究(1)利用生物害虫虫眼术对黑荆、银杏、榆树等豆科树种进行治理,并结合观察、测量等手段,探究治理效果。
(2)调节温度、湿度等环境因素,观察硬实生长的速度和形态的变化;在烘干和加工过程中,观察硬实的质量和数量变化。
四、研究意义通过本研究,可以深入了解豆科树种硬实形成的机制,为针对该问题的治理提供有力的理论依据。
同时,也可以为豆科树种的生产和加工提供一定的技术支持,提高木材的经济价值。
五、研究方法本研究采用野外调查、现场观察、显微镜解剖、统计分析等多种研究方法进行。
同时,还将结合生物害虫治理和环境调节等手段,进行硬实破除的实验研究。
六、预期结果本研究预计可以深入了解豆科树种硬实的形成机制,找到一定的破除方法,并为豆科树种的生产和加工提供技术支持。
七、研究进度安排本研究的进度安排如下:1. 第一年:开展豆科树种硬实形成机制的解剖学研究,明确硬实发生的位置以及木材植物纤维细胞壁的特点。
2. 第二年:进行硬实破除方法的实验研究,包括生物害虫治理和环境调节等手段。
3. 第三年:综合上述研究结果,提出有效的硬实治理方法,并对治理方法进行验证。
同时,撰写研究报告和论文。
科技部公布973计划立项项目清单 共批准94个项目
中国人民解放军国防科学技术大学
中国人民解放军国防科学技术大学
2011CB013300
人体运动功能重建的生机电一体化科学基础
朱向阳
上海交通大学
上海市科学技术委员会教育部
2011CB013400
机械装备再制造的基础科学问题
张洪潮
大连理工大学
教育部
2011CB013500
大型水利水电工程高陡边坡全生命周期性能演化与安全控制
教育部浙江省科学技术厅
2012CB719900
高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法
单杰
武汉大学
教育部
2012CB720000
行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究
崔平远
北京理工大学
工业和信息化部
2012CB720100
大型客机座舱内空气环境控制的关键科学问题研究
陈清焰
天津大学
教育部天津市科学技术委员会
祝之明
中国人民解放军第三军医大学
中国人民解放军总后勤部卫生部重庆市科学技术委员会
2012CB517900
儿童孤独症的遗传基础及其致病的机制研究
夏昆
中南大学
湖南省科学技术厅教育部
2012CB518000
重大心血管疾病相关GPCR新药物靶点的基础研究
肖瑞平
北京大学
教育部
2012CB518100
严重创伤重要组织器官修复再生的细胞与分子机制研究
付小兵
中国人民解放军总医院
中国人民解放军总后勤部卫生部
2012CB518200
高原低氧环境的快速习服与长期适应机制研究
范明
中国人民解放军军事医学科学院基础医学研究所
木制家具的质量控制2024
引言:木制家具一直以来都是人们家居装饰中不可或缺的一部分。
然而,由于木材的天然特性和制作工艺的不同,木制家具的质量控制一直是制造商和消费者关注的焦点。
在本文中,我们将继续探讨木制家具的质量控制问题,并从材料选择、设计、生产工艺、表面处理、质量检测等方面进行详细阐述,以帮助制造商和消费者更好地了解如何进行木制家具的质量控制。
正文:一、材料选择1.1 木材的种类和属性:对于木制家具的质量控制来说,首先需要选择合适的木材。
常见的木材种类包括橡木、胡桃木、松木等。
不同的木材具有不同的纹理、强度和耐久性,制造商应根据家具的用途选择合适的木材。
1.2 木材的湿度控制:湿度对木制家具的稳定性和质量有着重要影响。
制造商应该确保所使用的木材湿度在适当的范围内,以避免木材变形、开裂等问题。
1.3 材料的环保性:在现代社会,环保已成为重要的关注点。
制造商应该选择符合环保标准的木材,避免使用含甲醛等有害物质的材料。
二、设计2.1 结构设计:木制家具的结构设计决定了家具的稳定性和使用寿命。
制造商应该根据家具的功能和使用要求,设计合理的结构,并确保家具各部分之间的连接牢固可靠。
2.2 尺寸设计:确保家具的尺寸符合人体工程学原理,既要考虑到使用者的舒适度,又要兼顾整体空间布局的美观性。
2.3 运动设计:对于有可动部分的家具,如抽屉、门等,运动设计要灵活顺畅,不易卡顿或损坏,保证使用方便和耐久性。
三、生产工艺3.1 加工工艺:木材的加工工艺决定了家具的加工精度和工艺水平。
制造商应该掌握先进的加工技术,如数控机械加工、精密切割等,以确保家具的质量。
3.2 粘合工艺:木制家具中常常需要进行粘合,制造商应该选择适当的胶水,确保粘合部位牢固可靠,不存在脱胶等问题。
3.3 表面处理工艺:家具的表面处理决定了家具的外观质量和耐久性。
制造商应该采用合适的涂料、油漆等表面处理材料,保证家具的平整度和色彩稳定性。
四、质量检测4.1 视觉检测:通过目视检测家具的外观缺陷,如划痕、色差等,保证家具的外观质量。
木材保护与改性实验报告
木材保护与改性实验计划木材漂白实验原料漂白剂H202(西陇化工有限公司)、催化剂氨水(天津博迪化工股份有限公司)、稳定剂NazSiOs(西陇化工有限公司)等,4块 50 mm×30 mm×10mm 的木块。
实验步骤首先在80℃的条件下。
对样板进行1小时的水抽提预处理,以减弱抽提物对样板漂白的影响。
烘干备用,漂白溶液以覆盖木材即可,浓度为I%、2%、3%、4%,pH为lO(氨水调节),30分钟内升温到所需的温度。
漂白30分钟,漂白结束后,干燥后测量表层白度,作为漂白效果试验的数据指标。
在漂白过程中,隔10对样板翻转一次,使单板充分均匀漂白。
1.2双氧水浓度的筛选在基本漂白条件中:温度60℃,漂白稳定剂NaESi03 1%(m%),时间30分钟条件下分别调节双氧水浓度为I%、2%、4%,其他条件不变进行漂白,之后测量并计算比较筛选最佳双氧水浓度。
实际操作:将4个小木块和4个竹块放入80度热水中抽提处理1小时预处理,以减弱抽提物对样板漂白的影响。
处理后将木块取出放入电热鼓风干燥箱干燥30分钟取出备用。
配置双氧水浓度为I%、2%、4%各300ml,用氨水调节ph至10,加入3克稳定剂硅酸钠,将木块和竹块分别放入其中,一起放入60度的恒温水浴锅中,进行30分钟的漂白处理。
处理结束后取出放入电热鼓风干燥箱中干燥30分钟,然后进行白度测量。
处理前的图片如图从左往右依次为未处理、1%、2%、4%浓度的处理效果处理后竹材的效果由此可见4%浓度处理的白度高于其他处理的样块木材染色实验原料酸性蓝(浙江龙盛染料化工有限公司) pH调节剂:H2S04(1%)。
实验步骤调节染色剂浓度,在80"C后将木块放入开始染色,温度控制采用恒温水浴摇床,目的是在振荡作用下,使染料在溶液中分散充分均匀,提高染色效果。
温度为80℃,pH=4,时间1小时条件下,调节染料的浓度5%、2.5%、1.25%,其它条件不变进行染色,染色结束后测量单板外明度,上染率比较并筛选出适合染色的染料浓度。
木材保护实验报告
一、实验目的1. 了解木材保护的基本原理和方法。
2. 掌握木材防腐、防虫、防霉等保护措施。
3. 通过实验,验证木材保护措施的有效性。
二、实验原理木材是一种重要的天然建筑材料,具有良好的保温、隔音、美观等特点。
然而,木材在储存、使用过程中容易受到腐蚀、虫蛀、霉变等因素的影响,导致木材性能下降,使用寿命缩短。
木材保护实验旨在通过防腐、防虫、防霉等手段,提高木材的耐久性,延长使用寿命。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:木材(直径50mm,长度100mm),硫酸铜溶液,亚甲基蓝溶液,氯化锌溶液,石灰水,滑石粉,松香,沥青,桐油,酚醛树脂等。
2. 实验仪器:恒温恒湿箱,电子天平,显微镜,分光光度计,电热鼓风干燥箱等。
四、实验方法与步骤1. 防腐实验(1)将木材样品分为三组,分别编号为A、B、C。
(2)A组:不进行处理,作为对照组。
(3)B组:将木材浸泡在硫酸铜溶液中,浸泡时间为24小时。
(4)C组:将木材浸泡在亚甲基蓝溶液中,浸泡时间为24小时。
(5)浸泡完成后,将木材取出,晾干。
(6)将三组木材样品放入恒温恒湿箱中,温度设定为60℃,湿度设定为95%,观察木材的腐蚀情况。
2. 防虫实验(1)将木材样品分为三组,分别编号为D、E、F。
(2)D组:不进行处理,作为对照组。
(3)E组:将木材涂抹氯化锌溶液,涂抹厚度为0.5mm。
(4)F组:将木材涂抹石灰水,涂抹厚度为0.5mm。
(5)涂抹完成后,将木材晾干。
(6)将三组木材样品放入恒温恒湿箱中,温度设定为60℃,湿度设定为95%,观察木材的虫蛀情况。
3. 防霉实验(1)将木材样品分为三组,分别编号为G、H、I。
(2)G组:不进行处理,作为对照组。
(3)H组:将木材涂抹滑石粉,涂抹厚度为0.5mm。
(4)I组:将木材涂抹松香,涂抹厚度为0.5mm。
(5)涂抹完成后,将木材晾干。
(6)将三组木材样品放入恒温恒湿箱中,温度设定为60℃,湿度设定为95%,观察木材的霉变情况。
木材的抗热膨胀性与温差调控
木材的抗热膨胀性与温差调控木材作为一种天然的生物质材料,在建筑、家具、造纸等行业中具有广泛的应用。
然而,木材的物理性质,尤其是其抗热膨胀性,对木材的使用和加工产生了一定的限制。
本文将探讨木材的抗热膨胀性及其温差调控机制。
1. 木材的抗热膨胀性木材是由细胞组成的有机材料,其细胞内部含有纤维素、半纤维素、木质素等物质。
当木材受到温度影响时,其抗热膨胀性表现出来。
木材的抗热膨胀性主要受以下因素影响:•木材的含水率:木材的含水率越高,其热膨胀性越强。
因为水分子的热运动受温度影响较大,含水率高的木材在受热时,水分子的热运动加剧,导致木材体积膨胀。
•木材的纤维结构:木材的纤维结构对其热膨胀性也有很大影响。
纤维素、半纤维素和木质素等物质的热膨胀系数不同,导致木材在受热时体积膨胀不均匀。
•木材的密度:木材的密度越小,其热膨胀性越强。
因为密度小的木材内部空隙较大,受热时空气分子的热运动加剧,导致木材体积膨胀。
2. 温差调控机制为了克服木材热膨胀性的限制,人们提出了温差调控机制。
温差调控主要通过控制木材的温度变化速率来实现,以减小木材的热膨胀和收缩。
温差调控的方法主要包括:•缓慢加热和冷却:通过控制木材的加热和冷却速率,使木材在受热和冷却过程中温度变化缓慢,从而减小热膨胀和收缩。
•预应力处理:通过对木材施加预应力,使木材在受热时产生一定的应变量,从而减小热膨胀对结构的影响。
•材料选择:选择热膨胀系数相近的材料进行复合,从而减小整体结构的热膨胀和收缩。
本文仅为整篇内容,后续将详细探讨木材抗热膨胀性的测量方法、温差调控技术及其在实际应用中的效果评估。
3. 木材抗热膨胀性的测量方法为了准确地描述木材的抗热膨胀性,研究人员开发了一系列的测量方法。
以下列举了几种常用的测量方法:•膨胀仪法:通过测量木材在受热过程中的体积变化,计算其热膨胀系数。
•热机械分析法(TMA):通过测量木材在受热过程中的形变,得到其热膨胀性能。
•激光位移传感器法:通过激光位移传感器测量木材表面在受热过程中的形变,从而得到其热膨胀系数。
木材压缩改性技术研究进展
林业工程学报,2021,6(1):13-20JournalofForestryEngineeringDOI:10.13360/j.issn.2096-1359.202001036收稿日期:2020-01-22㊀㊀㊀㊀修回日期:2020-07-18基金项目:国家自然科学基金面上项目(31770601)㊂作者简介:涂登云,男,副教授,研究方向为木材干燥㊁木材改性㊂E⁃mail:tudengyun@scau.edu.cn木材压缩改性技术研究进展涂登云,陈川富,周桥芳,欧荣贤,王先菊(华南农业大学材料与能源学院,广州510642)摘㊀要:为改善速生材自身固有的缺陷,提升其利用价值,需对速生材进行强化改性处理㊂木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法,具有生产效率高㊁无化学污染和易于产业化生产等优点,是扩展速生材应用范围最具潜在商业价值的木材改性技术之一,已成为木材改性研究领域的前沿和热点㊂笔者在广泛阅读文献的基础上,对木材压缩强化改性方面的代表性成果进行了梳理和总结,主要从木材压缩改性类别㊁木材软化㊁压缩木定型㊁木材压缩工艺㊁压缩木材性能及应用等方面进行了深入广泛的论述㊂最后,基于木材压缩改性的应用现状,对压缩改性技术研究中存在的问题以及未来发展趋势进行了分析展望㊂木材压缩改性技术有必要在高效型木材压缩改性技术开发㊁复合型木材压缩改性技术开发和森林⁃压缩木价值链评估方面取得突破,这些突破对推动木材压缩改性技术向商业化发展以及实现压缩木的高附加值利用具有重大意义㊂关键词:木材压缩;木材软化;木材改性;压缩工艺;压缩木材性能中图分类号:S781.7㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:2096-1359(2021)01-0013-08Researchprogressofthermo⁃mechanicalcompressiontechniquesforwoodproductsTUDengyun,CHENChuanfu,ZHOUQiaofang,OURongxian,WANGXianju(CollegeofMaterialsandEnergy,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)Abstract:Inrecentyears,theapplicationoffast⁃growingwoodhasgraduallybecometheonlywayforthedevelopmentoftheforestryeconomyandthefurnituremanufacturingindustry.Fast⁃growingwoodspecies,suchaspoplar,euca⁃lyptus,Chinafir,andScotspine,havebecomepromisingalternativesinthewoodprocessingindustry.However,theundesirableinherentdisadvantagesoffast⁃growingwood,includingloosetexture,inferiormechanicalproperties,anddimensionalinstability,resultedinalowdegreeofutilizationasvalue⁃addedsolidwoodproducts,whichsignificantlylimititsscopeofapplications.Consequently,itisdefinitelynecessaryandimportanttoimprovethefast⁃growingwoodwithinferiormechanicalpropertiesanddimensionalinstability.Toovercomethedrawbacksofthefast⁃growingwoodandtoimproveitsutilizationvalue,differenteffectivemodificationmethodshavebeenimplemented,mainlyincludingthermo⁃hydromodification,thermo⁃hydro⁃mechanicalmodification,andchemicalmodification.Thermo⁃mechanicalcompressiontechnique,oneofthephysicalmodificationmethods,hastheadvantagesofhighproductionefficiency,nochemicalpollution,andeasyindustrialization.Itisoneofthewoodmodificationtechniqueswiththemostpotentialcommercialvalueinexpendingtheapplicationrangeofthefast⁃growingwoodandhasbecomethefrontierandhottopicintheresearchfieldofwoodmodification.Inthisreview,therepresentativeachievementsaboutthethermo⁃me⁃chanicalcompressiontechniqueandcompressedwoodarepresentedandsummarized,includingthecategoryofthermo⁃mechanicalcompression,woodsofteningmethods,fixationmethodsofcompressiondeformation,compressionprocesscontrol,andperformanceandapplicationofthecompressedwood.Finally,someexistingprob⁃lemsofthethermo⁃mechanicalcompressiontechniquesarepresented,aswellasthepotentialdevelopmentdirectionsareprospected.Thethermo⁃mechanicalcompressiontechniqueshouldbefurtherdevelopedinaspectswithhigh⁃effi⁃ciencyandmulti⁃function,andtheevaluationanalysisofthevaluechainfromforesttocompressedwoodshouldalsobeconsidered.Thiswillbeofgreatsignificancetopromotethecommercialdevelopmentofthermo⁃mechanicalcom⁃pressiontechniqueandrealizethehighvalue⁃addedutilizationofcompressedwood.Thecompressedwoodwithexcel⁃lentperformanceandgooddimensionalstabilitycanbeusedasflooring,furniturecomponents,woodencrafts,and林业工程学报第6卷thecompressedwoodblockscanalsobeusedtoimprovethestrengthofglulambeams.Itisexpectedthatthisreviewarticlecanprovidesomeinspirationsforthewoodresearchinthefuture.Keywords:woodcompression;woodsoftening;deformationmodification;woodcompressionprocess;compressedwoodproperties㊀㊀为适应木材加工产业的快速发展态势,人工林速生材的应用逐渐成为我国林业经济发展和家具产业发展的必由之路㊂我国人工林速生材主要包括杨木㊁杉木和松木,其显著特点是蓄积量大和分布广㊂然而,因其材质疏松㊁力学强度低㊁尺寸稳定性差,实木化高值利用的程度并不高,极大地限制了其应用范围㊂为实现软质速生材的实木化高值利用,木材强化改性成为人工林木材综合高效利用技术的研究热点㊂木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法,具有无化学污染㊁易于产业化生产等优势,压缩木具有环保㊁强重比高㊁木材原生态利用及环境使用特性良好等优点,可广泛应用于家具㊁地板㊁室内装饰㊁木结构等领域㊂木材压缩改性是对木材进行前期热软化处理,然后在不破坏细胞壁结构的条件下,采用机械压缩法减小木材细胞腔体体积,以提高木材密度㊁改善木材材性的一种物理改性技术㊂木材压缩改性技术最早出现于20世纪30年代的美国㊁德国和苏联,我国的压缩木技术始于20世纪50年代末和60年代初,印度始于70年代㊂20世纪90年代后,为提高人工林速生材的材性,拓宽速生材的应用范围,木材压缩改性技术得到了众多科研工作者及产业界的重视[1]㊂发展至今,木材压缩改性技术已趋于成熟,形成了完备的技术体系㊂笔者在前人所做研究工作的基础上,从木材压缩改性类别㊁木材软化㊁压缩木定型㊁木材压缩工艺㊁压缩木材性能及应用等方面进行广泛论述,以期为后续研究工作提供参考和借鉴㊂1㊀木材压缩改性技术类别依据木材压缩改性时木材所处环境不同,可分为封闭式和开放式压缩改性技术㊂封闭式压缩改性技术是将木材置于封闭处理罐体中,采用高温高压蒸汽软化处理后,再利用机械压缩和高温定型处理,实现木材压缩强化的改性目的㊂该方法的处理全过程均在同一设备中完成,具有操作工序少㊁处理材压缩回弹小的优点,但对设备要求高且生产效率较低[2]㊂开放式压缩改性技术是木材在大气环境下,采用热机械设备对木材进行软化㊁压缩和高温定型,实现木材压缩强化的改性方法㊂该方法的处理过程均在同一设备中完成,具有设备投资成本低㊁生产效率高的优势,但处理材的压缩回弹较大[3]㊂依据木材压缩改性时热压形式的不同,可分为平压和辊压压缩改性技术㊂平压压缩改性是将木材放置在热压机的热平板之间,通过热平板热量和机械力的共同作用实现木材压缩强化的改性技术㊂根据热压机的轴数不同,平压压缩改性技术又可分为单轴平压法和多轴平压法㊂在多轴平压法中,一种是双轴方向施压使木材压缩形变制得方材,称之为压缩整形木[4]㊂辊压法是木材从两个金属热压辊间通过,迫使木材表层逐渐压缩形变的处理技术[5],适用于表层压缩木的制造㊂根据木材压缩改性时木材被压缩程度的不同,可分为整体和层状压缩改性技术,二者同属于单轴压缩改性方法㊂整体压缩法是将木材置于热压机中,整体软化后在一定压缩率下实现木材整体压缩强化的改性技术㊂该方法所制得的压缩木沿压缩方向上木材的密度分布较均匀[6]㊂层状压缩法是对木材的表层或芯层进行热湿软化,通过控制压缩层位置和厚度制备层状压缩木的改性技术㊂采用该方法可制得单侧表层压缩木[7-8]㊁双侧表层压缩木[9]和层状压缩木[10]㊂2㊀木材软化研究进展2.1 木材软化原理在木材压缩改性之前,需对木材进行充分的软化处理,促使木材内部相邻纤丝间㊁微纤丝间和微晶间产生相对滑移,且滑移的位置可被固定,从而减少压缩时所需要的压力,亦可在一定程度上保持被压缩层细胞壁的完整性㊂为实现木材软化,可使用化学药剂(如氨水)浸渍法使木质素㊁半纤维素和纤维素的非结晶区的体积膨胀,增大分子链段之间的自由体积空间,进而提高木材的塑性[11]㊂同样,水作为极性分子进入木材细胞壁后,也可以与纤维素的非结晶区㊁半纤维素中的羟基形成新的氢键结合,从而使分子链之间的距离增大㊂特别是当木材含水率达到纤维饱和点时,分子链段间的自由体积膨胀至最大,是木材压缩的最佳状态[12]㊂值得注意的是,如果分子间的振动不够,即分子热运41㊀第1期涂登云,等:木材压缩改性技术研究进展动的能量不足,即使具备足够的自由体积空间,也无法完全改善木材的塑性㊂因此,只有能量和增塑剂共同作用于木材时,才能有效提高木材的塑化特性,进而提高木材的压缩性能㊂2.2 木材软化方法木材软化方法可分为化学软化法和物理软化法㊂化学软化法所使用的化学药剂主要包括液态氨㊁氨水㊁气态氨㊁亚胺㊁碱液㊁尿素和单宁酸等,其中氨类药剂对木材的软化效果最佳[11]㊂物理软化法则是利用水分子对纤维素的非结晶区㊁半纤维素和木质素的润胀作用,以及在热量的协同作用下,使得细胞壁分子链获得足够的能量而产生剧烈运动,达到木材软化的目的㊂相比于化学软化法,物理软化法由于未添加化学药剂,具有环保㊁工艺简单和成本较低等优点,更具有潜在的商业化应用前景㊂依据加热介质的不同,物理软化法可分为热压板加热软化法㊁蒸汽加热软化法和高频㊁微波加热软化法㊂Tu等[6]采用热压板加热软化法对低含水率的杨木进行软化处理后,经过机械压缩制得整体压缩木,此种软化方法处理全过程均在热压机中进行,具有工艺简单㊁处理能耗低等优势㊂井上雅文等[4]利用封闭式木材压缩改性技术,首先采用蒸汽加热软化法对木材进行软化处理,然后沿木材径向压缩制得整体压缩木㊂刘一星等[13]将原木置于密闭高温高压处理罐体中,采用高温高压蒸汽对其进行软化处理,而后经过双轴压缩制得整形压缩木㊂由于高温蒸汽的作用,木材软化充分,但此种软化方法对设备要求高,操作㊁管理复杂,在工业化应用领域受到一定限制㊂采用高频加热法和微波加热法亦可实现木材的充分软化[14-15],但前提是木材的初始含水率不能低于30%,因此,针对低含水率的木材需要进行增湿处理㊂此种木材软化方法所具有的优势是软化效率高㊁软化层位置可控,但设备投资成本也相对较高㊂3㊀压缩木定型研究进展木材经过软化⁃机械压缩,压缩层内部存在残余压缩应力,如若在压缩应力没有释放的情况下解除压缩荷载,极易造成压缩层形变的恢复[16-17]㊂虽然制得的压缩木在低湿度环境中会保持较高的稳定性,但在湿热交替变化的环境条件下,压缩木会发生部分或全部回弹[18]㊂因此,在压缩木制备过程中实现压缩层形变的固定具有极大的挑战性㊂目前,固定压缩木形变的方法主要包括物理定型法和化学定型法㊂物理定型方法是在没有外来化学物质添加的条件下,仅依靠热湿作用,促使木材的细胞壁化学组分发生软化及部分半纤维素的热降解,半纤维素和纤维素分子链段之间相互靠近形成新的氢键结合,实现细胞壁的定型[19];而部分半纤维的热降解亦可导致木质素和纤维素之间的连接松弛[20],促使压缩应力释放,实现细胞腔变形的定型㊂依据加热介质不同,物理定型法可分为热压板定型法㊁热处理定型法㊁高温高压蒸汽定型法和高频微波加热定型法㊂邬飞宇等[21]㊁Bao等[22]采用热压法对木材进行密实化处理,而后原位升温对压缩木进行热处理,所制得的压缩木热处理材呈现出较低的吸湿性及较高的尺寸稳定性㊂由于木材的压缩密实化和定型均在同一设备中完成,处理工艺简单,是有望普及的压缩木定型方法㊂以高温湿空气[23]或常压过热蒸汽[20,24]为介质的热处理定型法亦可显著降低压缩木的弹性恢复率,提高压缩木的尺寸稳定性㊂杜超等[25]首先采用常压过热蒸汽对杨木进行热处理,而后进行压缩密实化,结果表明处理材的吸水厚度膨胀率为13.9%,弦向尺寸稳定性增加了46%㊂相比于高温热处理定型法,以高温饱和蒸汽和带压过热蒸汽为介质的高温高压定型法对压缩木的定型效果较好[26-27],处理时间较短,但由于蒸汽压力的存在,此种定型方法对处理设备的要求较高㊂采用高频㊁微波加热方式亦可对压缩木进行定型处理,其作用原理主要是在电磁波的作用下,木材内部具有正负极性的偶极子产生剧烈运动,从而实现被加热物体的自身发热[28],相比于高温高压蒸汽处理法,该方法具有加热速度快㊁处理时间短㊁适用于大断面尺寸的压缩木定型处理等优点[29]㊂化学定型方法是向木材中添加化学物质,使木材分子形成新的连接方式或使木材内部形成凝聚结构或使压缩木材内部形成憎水基团,实现压缩木的定型㊂依据所使用的化学物质的不同,化学定型法可分为树脂处理法和交联化反应处理法㊂树脂处理法是采用低分子量的树脂溶液对木材进行浸渍处理,待树脂浸渍入木材细胞腔,结合热机械压缩改性处理,实现树脂的热固化以胶结木材压缩后的相邻细胞壁,从而抑制压缩层的吸湿弹性恢复,实现细胞腔形变的固定[30]㊂Gabrielli等[31]㊁柴宇博等[32]采用不同的浸渍方法(常压浸渍㊁真空浸渍和真空加压浸渍)和各类树脂对木材进行浸渍处理,而后压缩制得压缩木,研究结果表明,压缩木的弹性恢复率显著降低,部分细胞腔形变甚至完全被固定㊂Pfriem等[33]用糠醇和马来酸酐混合溶液以51林业工程学报第6卷真空和加压浸渍的方式对山毛榉木材进行处理,然后机械压缩密实化,制得的压缩木材呈现出较低的回弹率㊂交联化反应处理法是将低分子量的化学试剂浸渍进木材细胞壁中,在加热或者催化助剂存在的条件下,促使其与细胞壁分子相互键合形成稳定的交联网状结构,实现细胞壁形变的固定[31]㊂方桂珍等[34-35]采用多元羧酸类化合物以常压或加压浸渍方式对木材进行处理,然后机械压缩制得压缩木,结果表明压缩木的尺寸稳定性得到显著提升㊂Rassam等[36]以纳米银溶液对预压缩木材进行浸渍处理,而后机械压缩强化,所制得的压缩木呈现较低的弹性恢复率㊂4㊀压缩木的制备工艺4.1㊀整体压缩木制造工艺目前,整体压缩木的制备技术主要包括封闭式木材压缩改性技术和开放式木材压缩改性技术㊂采用封闭式木材压缩改性技术制备整体压缩木的工艺主要包括3种:第1种是将木材置于带有压缩装置的密闭高温高压处理罐体中,采用高温高压蒸汽对木材进行软化处理,待木材的芯层温度达到85ħ后,启动机械压缩装置实现木材的整体压缩处理[37];第2种木材压缩工艺是在第1种工艺的基础上将热平板温度控制在160 220ħ,对压缩木进行热压保温处理,之后降温至60ħ卸压出料;第3种木材压缩工艺是将经过软化处理的木材压缩至目标厚度,并在压缩状态下采用180 200ħ的饱和水蒸气对压缩木进行热处理,之后强制冷却至60ħ卸压出料[2]㊂相比于第1种木材压缩工艺,第2和第3种工艺所制得的整体压缩木呈现出较高的尺寸稳定性㊂采用开放式木材压缩改性技术亦可实现木材的整体压缩㊂第1种开放式木材压缩工艺:首先采用蒸煮法对木材进行软化处理,然后采用热压机压缩制得整体压缩木;第2种工艺:首先将树脂注入木材,而后机械压缩制得压缩木[38];第3种工艺:采用热空气㊁蒸汽或者热压板对木材进行预热软化处理,然后机械压缩制得整体压缩木[6]㊂4.2㊀压缩整形木制造工艺压缩整形木的制备是基于木材的湿热软化特性和可塑化的原理,经压缩整形处理可使木材从原木直接加工成方形材以及其他规则截面形状的木材㊂压缩整形木的制造工艺主要包括微波加热软化联合机械压缩㊁高温水蒸气软化联合机械压缩[13]和高温高压蒸煮软化联合机械压缩[39]3种形式㊂采用加热软化⁃机械压缩的压缩整形木制造技术可将软质速生材加工成优质材,如小径级原木经过软化处理(微波软化㊁高温水蒸气软化㊁高温高压蒸煮软化等),然后机械压缩制得压缩整形木,其木射线㊁年轮的形状和位置均随着各个压缩方向压缩程度的不同而产生显著的变化,再将压缩整形木进行刨切和砂光处理,其表面可呈现出奇特的纹理图案,实现了劣材优用㊂4.3㊀层状压缩木制造工艺层状压缩木是指对木材的表层或者中间层进行压缩密实,形成压缩层与未压缩层同时存在的压缩木[3]㊂压缩层的分布位置主要有3种类型,分别是压缩层位于压缩木的表层(表层压缩木)㊁内层和芯层[40]㊂在20世纪90年代,日本首先进行了表层压缩木的研究,主要以水或树脂作为木材表层的增塑剂,采用热平板或微波软化法[9,15]对木材表层进行软化处理,然后经过机械压缩制得表层压缩木㊂木材的表层压缩改性工艺与刨花板和中密度纤维板的热压工艺相类似,所控制的热压工艺参数主要包括热压温度㊁木材含水率㊁热压时间㊁闭合速度㊁热压压力㊁木材压缩率等[41]㊂其中热压温度是表层压缩木制造工艺中极为关键的工艺参数,通过控制上下热平板温度趋于一致,可制备具有对称剖面密度分布的表层压缩木㊂热压温度不仅决定压缩木密实层的形成,也对压缩木的变形回弹㊁表面硬度㊁握钉力㊁耐磨性等产生影响[42-44]㊂为实现压缩层的位置位于木材内层或者芯层,需要对木材进行分层软化处理,在木材内部的不同层面上形成屈服应力差[40]㊂研究表明,木材热压工艺参数预热时间和预热温度对层状压缩木的剖面密度分布具有显著影响,预热时间增加,密实层向中间层移动,同时密实层的厚度增大[10]㊂4.4㊀非对称单侧表层压缩木制造工艺整体压缩木和双侧表层压缩木的制造需要以较大的材积损失为代价㊂针对压缩木的特定用途,诸如作为地板㊁桌椅面板㊁墙板等制品,仅对木材的单侧表面的力学性能有较高的要求,因此,单侧表层压缩木是最好的选择㊂单侧表层压缩木是指在木材压缩方向上只有一个面的表层被压缩,木材内部沿压缩方向形成非对称结构的密度分布[8]㊂有关研究表明,热压温度㊁木材含水率㊁闭合时间㊁保压时间㊁热压压力等压缩工艺参数对单侧表层压缩木的剖面密度分布具有显著影响:热压温度增大,单侧表层压缩木的峰值密度呈现出增大的变化趋势[45-46];木材含水率增大,压缩木的密实化区域增61㊀第1期涂登云,等:木材压缩改性技术研究进展大[7];闭合时间对密实层的厚度具有显著影响,闭合时间增大,密实层厚度增大,但压缩木的峰值密度降低[47];保压时间延长,木材冷端部分产生明显变形,所制得的压缩木易产生瓦弯变形[48],但延长保压时间有助于降低压缩木的变形回弹[49],因此为保证压缩木的质量,应合理设定木材的保压时间;热压压力对木材压缩密实层的形成具有显著的影响,为保证木材压缩层的形成,热压压力应高于木材的屈服应力㊂然而,木材的屈服应力因树种㊁木材组织构造㊁压缩方向㊁木材含水率和温度的不同而差异显著[50],因此在保证木材软化的原则下,应根据树种及压缩木用途,合理设定压缩工艺参数,获得理想的单侧表层压缩木㊂5㊀压缩木的性能及应用5.1㊀压缩木的性能软质木材经过压缩强化改性后,木材原有的组织构造㊁物理性能和力学性能均发生了显著变化㊂研究和认识压缩木的性能对正确使用压缩木乃至改进木材压缩改性技术均具有重要的指导意义,一直受到众多科研工作者和生产厂商的广泛关注㊂采用木材整体压缩强化改性技术可显著减小木材的孔隙率,增加木材的密度,压缩木的早材与晚材的密度差减小,材质更加均匀,整体压缩木的各项物理力学性能均有大幅提高[51-52]㊂相比于整体压缩木,单侧表层压缩木的突出特点是剖面密度呈非对称分布,单侧表层密度可到达1.24g/cm3[8]㊂木材经过压缩整形改性处理,压缩整形木的表面硬度和耐磨性均比对照材有大幅度的提高[13]㊂压缩率作为影响压缩木力学性能的关键因素,随着压缩率的增加,压缩木的抗弯强度和抗弯弹性模量均呈现出线性增大的变化趋势[49,53]㊂木材经压缩改性处理,其材质变得均匀,更易于雕刻㊁切削加工㊁微细加工和饰面加工[4]㊂不同树种的木材由于具有不同的微观㊁宏观构造,压缩改性处理对不同木材的加工性能的影响不尽相同㊂相比于素材的机械加工特性,压缩改性处理的杨木机械加工质量具有显著提升[54]㊂压缩改性处理对木材的涂饰性能没有产生负面影响,甚至可以使得木材的涂饰性能得到小幅度改善㊂如研究人员采用意杨木材进行单侧表层压缩⁃热处理,并测试了处理材的涂饰特性,测试结果表明,漆膜硬度㊁漆膜附着力和耐磨转数均得到提高,各向性能指标符合实木地板国家标准要求[8]㊂5.2㊀压缩木的应用虽然木材压缩改性技术的诞生时间较早,但是其研发㊁应用的高速成长期是从21世纪初开始的㊂其中的一个突出表现就是关于木材压缩改性技术专利的大量申请与授权,我国与日本的相关专利申请量占据全球专利申请量的80%[55]㊂发展至今,木材压缩改性技术已从单一型向集成型转变,逐渐将木材压缩改性技术与功能型木材改性技术相结合,所制得的改性处理材具有广泛的用途㊂1)在实木制品中的应用:由于压缩木具有较高的力学性能及优异的加工性能,其制品主要应用在木地板㊁家具部件和木制工艺品等领域㊂诸如,单侧压缩的意杨木材可制造实木地板[8];酚醛树脂浸渍压缩杨木亦适用于实木地板的制造[54];乙酰化压缩杨木适用于制造实木地板㊁家具及户外木栈道等高附加值的产品[51];压缩防腐木由于同时存在较高的力学强度和防腐性能,其制品可在户外家具领域应用[56]㊂采用压缩木制造木制工艺品是压缩木的另一种实木化利用途径,由于压缩木的力学强度和耐磨耐久性满足工艺品的使用要求,普遍得到了消费者的认可㊂目前,压缩木制造的工艺品主要是木梳[57],其梳理流畅性好,物理性能符合制梳的要求,具有巨大的消费市场㊂2)在木结构连接件中的应用:近年来,在木结构领域应用压缩木的研究得到了众多科研工作者的青睐㊂压缩木可制成木销钉连接件,以替代金属连接件应用于大跨度的木框架结构中[58-59]㊂为进一步研究分析木销钉连接件的承载力,Elhoujeyri等[60]对直径为16mm的云杉压缩木销钉和直径为12mm的钢榫钉承载力进行测试及对比分析,结果发现它们之间的承载力相当,且在剪切试验中压缩木销钉不会像金属销钉那样引起木材构件的破碎㊂亦可将压缩木制成木块连接件㊂Anshari等[61]研究发现在胶合梁上插入压缩木块,胶合梁的抗弯强度和承载力得到显著提高㊂3)在其他领域的应用:在20世纪20年代,日本开始研究压缩木,压缩木制品主要应用在纺织制造业㊂苏联在1956年以前也大量采用压缩木制造梭子㊂20世纪70年代印度采用压缩木代替进口的鹅耳枥木材,制造织布机木梭㊂20世纪80年代,纺织工业上首先申请了关于压缩技术的专利㊂压缩木相比于金属材料具有轻质高强的特性,在飞机制造[4]㊁热轧机制造[62]等领域亦可得到广泛的应用,具有高值化利用的潜力㊂71林业工程学报第6卷6㊀展㊀望木材压缩改性技术相关研究已有百年历史,除了早期在纺织工业中有过大量应用,近代木材压缩改性技术的大规模应用几乎停滞不前㊂因此,对于木材压缩改性技术,有必要在以下几方面展开研究并取得突破:1)高效型木材压缩改性技术开发㊂木材在热湿作用下的致密化路径㊁压缩形变回弹机理等尚未探明㊂在木材压缩改性过程中需要消耗大量的时间和能源,势必造成生产成本的提高和经营效益的降低;因此,开发经济㊁节能㊁环保㊁高效的木材压缩改性技术,以突破制造成本和效率的瓶颈,有助于扩宽压缩木的商业化应用空间㊂2)复合型木材压缩改性技术开发㊂将木材压缩改性技术与其他改性技术联合形成复合型功能改性技术,其目的是在充分利用木材自身特有的结构属性,开发具备功能性的新型材料,赋予压缩木表面疏水自洁净㊁防霉抑菌以及阻燃抑烟等功能,使压缩木和其他天然林木材之间的竞争不局限于强度㊁密度,而是功能价值的竞争,从而实现压缩木的高附加值应用㊂3)森林⁃压缩木价值链评估分析㊂木材的有效利用贯穿其整个价值链,包括森林管理㊁采伐㊁加工㊁安装㊁使用㊁寿命结束及焚烧和能量回收等阶段㊂在压缩木产品开发过程中,需要综合考虑木材压缩改性过程对产品性能㊁环境和使用寿命的影响,有针对性地确定压缩木密度和木材压缩部位,以准确定位压缩木的价值,做到适才适用,实现木材压缩改性技术的可持续发展㊂参考文献(References):[1]王立昌,张双保,常建民.木材压缩处理技术简介[J].建筑人造板,2001(3):8-10.WANGLC,ZHANGSB,CHANGJM.Technologyofcom⁃pressedwood[J].BuildingArtificialBoards,2001(3):8-10.[2]INOUEM,NORIMOTOM,TANAHASHIM,etal.Steamorheatfixationofcompressedwood[J].WoodandFiberScience,2007,25(3):224-235.[3]黄荣凤,高志强,吕建雄.木材湿热软化压缩技术及其机制研究进展[J].林业科学,2018,54(1):154-161.DOI:10.11707/j.1001-7488.20180117.HUANGRF,GAOZQ,LÜJX.Researchdevelopmentofwoodcompressiontechnologyanditsmechanismunderhydro⁃thermalcondition[J].ScientiaSilvaeSinicae,2018,54(1):154-161.[4]井上雅文,胡馨芝.压缩木研究现状与今后展望[J].人造板通讯,2002(9):3-5.DOI:10.3969/j.issn.1673-5064.2002.09.001.INOUEM,HUXZ.Researchstatusandfutureprospectofcom⁃pressedwood[J].ChinaWood⁃BasedPanels,2002(9):3-5.[5]SADATNEZHADSH,KHAZAEIANA,SANDBERGD,etal.Continuoussurfacedensificationofwood:anewconceptforlarge⁃scaleindustrialprocessing[J].BioResources,2017,12(2):3122-3132.DOI:10.15376/biores.12.2.3122-3132.[6]TUDY,SUXH,ZHANGTT,etal.Thermo⁃mechanicalden⁃sificationofPopulustomentosavar.tomentosawithlowmoisturecontent[J].BioResources,2014,9(3):3846-3856.DOI:10.15376/biores.9.3.3846-3856.[7]RAUTKARIL,LAINEK,LAFLINN,etal.SurfacemodificationofScotspine:theeffectofprocess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1项目申报书——CB速生优质林木培育的遗传基础及分子调控
工程名称:速生优质林木培育地遗传基础及分子调控首席科学家:张守攻中国林业科学研究院起止年限:2009.1至2018.8依托部门:国家林业局一、研究内容拟解决地关键科学问题生长周期漫长是林木特有地生物学问题,也是提高“林木产量”与“林木质量”必须解决地核心问题.为此,必须揭示林木地生长速率、营养分配、逆境生长、径向-轴向生长、树形决定、杂种超亲性生长地遗传基础和分子调控机制.针对这个核心问题,本工程将探索与回答:<1)林木激素响应、细胞周期与生长速率调控、营养分配与生殖转换地分子机制,是本工程首要解决地关键问题;<2)林木主茎和侧枝地径向-轴向生长与理想树形决定、逆境生长与抗逆调控网络,是本工程第二个关键问题;<3)林木杂种超亲性生长地基因组学和表观遗传学调控、形成规律和干细胞繁育地分子调控机制,这是第三个要解决地关键问题;<4)整合上述机理并转化为林木人工调控系统,创制速生优质新种质、新材料,探索林木遗传改良与分子聚合育种新途径,是最终解决地关键问题.主要研究内容根据本工程研究内容、综合各课题组特长,组织了国内最有特色地团队,依托本工程所在地4个国家重点实验室和7个部门重点实验室,从4个部分地7个方面,将本工程地林木特色材料与功能基因组学、分子遗传学、细胞生物学等方法及传统育种技术有机结合,选取杨树、落叶松等针阔叶模式树种为材料,参照模式植物体系,研究“速生优质林木培育地遗传基础与分子调控”.第一部分瞄准如何自身加快林木生长和如何使林木“不中断或不停滞生长”而“缩短成材周期”地首要关键问题,开展林木植物细胞周期调控地分子机制研究,克隆调控林木生长速率地关键基因,进行与林木营养分配与生长滞长期发生相关地外因<环境因子)与内因<生殖生长转换)地分子调控研究,揭示林木植物速生和木材快速成材地分子调控机理,为弄清速生性状发生和林木快速成材提供科学依据.第二部分瞄准林木“速生”前提下地“材性优质”和“品种特性优良”地关键问题,进行理想树形决定与林木抗逆分子机理研究,阐明与“材性优质”相关地林木主茎和侧枝地径向-轴向生长地分子基础;分离和鉴定“材性优质”和抗逆相关地基因,构建林木在逆境下地转录组,以功能基因组和microarray方法,揭示抗逆基因地表达和调控网络.第三部分瞄准如何挖掘林木速生及杂种超亲性状发生和利用地关键问题,在分子水平上研究“速生杂种超亲性状”发生规律、固定和繁育机制,采用miRNA、基因芯片等技术,纵向<速生性)和横向<稳定性)研究生长速率之间及速生地稳定性间地关系,研究速生优良性状形成中miRNA及其靶基因地表达调控系统;分离与鉴定调控林木速生与繁育调控地相关基因,探索与调控速生与杂种超亲性状地固定和繁育机制,解决制约优良树种无性系化地“瓶颈”问题.第四部分瞄准速生优质林木培育地遗传与调控机理转化为人工调控与分子聚合育种地途径,结合传统育种与生物技术以及上述机理研究所分离基因等,采用分子诊断、RNAi、高通量干细胞系繁育及转基因等方法,探索林木遗传改良关键技术,建立高效稳定地林木遗传改良、干细胞繁育与分子聚合育种技术平台,突破传统育种地局限,创制“缩短成材周期”地“品种特性优良”与“材性优质”等优良性状地新种质、新材料.二、预期目标总体目标:本工程紧紧围绕提高“林木产量”和“林木质量”地需求,以杨树、落叶松等针阔叶模式树种为材料,瞄准林木生长地遗传基础与分子调控这个核心问题,研究林木植物细胞周期调控以及与营养生长滞长期相关地外因<环境因子)与内因<生殖生长转换)地分子机理与转录调控,揭示林木植物速生和木材快速成材地分子调控机理,探索理想树形决定与林木抗逆地分子机理,揭示林木逆境转录组与表达调控网络;阐明优质林木轴向生长和径向生长地分子基础;揭示杂种优良性状形成与稳定地遗传与表观遗传机制,挖掘速生杂种超亲性状发生潜力及林木优良性状地固定和干细胞无性系繁育体系调控机制,解决制约优良树种“无性系化”地瓶颈;建立速生优质林木培育地遗传改良与分子育种技术平台,创制“缩短成材周期”和“缩短育种周期”地速生优质林木新材料、新种质.本工程通过从基础到应用,应用到基础两个方向地研究,获得一批重大地自主知识产权,培养一支林业基础研究骨干队伍,将对速生优质林木培育及其理论带来飞跃发展.五年预期目标:1 形成2个速生优质林木培育地遗传基础及分子调控研究体系:<1)揭示与速生相关地细胞周期调控、理想树形决定、抗逆地表达调控网络、生长滞长期转换等机制,形成以优质林木生长地分子调控机制为核心地研究体系.<2)揭示杂种超亲优良性状地发生规律和固定机制、以及速生林木培育、特别是人工干细胞体系发育地调控网络与表观遗传学机制,形成林木优良性状培育地功能基因组学研究体系.2. 建立3-5个杨树、落叶松超高产、高抗逆、生长超速等高效稳定地速生优质林木技术平台.3. 创制速生优质杨树、落叶松等林木新类型、新材料、新种质10-15个,分离、鉴定与林木速生优质性状相关地基因20-30个,申请发明专利22项以上.4. 本工程将发表学术论文170篇<含SCI论文100篇),其中国际一流刊物<IF>10)论文4-6篇,本领域一流刊物<IF>5)论文12-17篇.5. 通过本工程实施,将建立一支林木功能基因组学和分子生物学地骨干队伍,培养一批青年学术带头人,同时培养博士后20名、博士50名、硕士70名.三、研究方案总体研究思路:本工程分为四部分七个课题.第一部分包含第一、二课题,针对与“速生”相关地生长速率及滞长期问题,开展林木生长与细胞周期调控机制、营养生长滞长期与生殖生长转变研究,揭示与林木产量相关地速生地分子基础,克隆调控林木生长速率地关键基因,为高产林木培育提供科学依据.第二部分包含第三、四课题,针对“优质”性状形成地关键问题,研究林木理想树形决定地遗传基础与逆境生长地分子调控,揭示林木在逆境胁迫下地基因表达模式与调控网络;阐明林木轴向生长和径向生长地分子基础,分离和鉴定优质、抗逆相关基因,为提高林木质量提供科学依据;第三部分包含第五、六课题,瞄准如何挖掘林木速生杂种超亲性状利用地关键问题,研究超亲性状形成地基因组动态、等位基因互作、基因组重复和重排机制、超亲性状调控地表观遗传机制、杂种林木繁育地干细胞扩增途径、超亲性状地固定机制,发现和鉴定对速生及生长速率稳定性高度相关地miRNA 及目标基因,阐明胚性干细胞繁育调控机理;第四部分包含第七课题,围绕林木“遗传改良”地瓶颈问题,与上述机理研究有机结合,采用分子诊断、RNAi、高通量干细胞繁育及转基因等分子育种方法,研究抗逆林木地遗传改良、林木分子育种技术平台、胚性干细胞人工调控模型、速生优质林木培育新途径,建立速生优质林木培育地遗传改良与分子育种技术平台,创制“缩短成材周期”和“缩短育种周期”地速生优质林木新材料、新种质.课题设置围绕工程所要解决地关键科学问题、研究重点和预期目标合理设置课题.说明课题设置地思路、各课题间地有机联系以及与工程预期目标地关系;详细、具体叙述各课题地名称、主要研究内容和目标、承担单位、课题负责人及主要学术骨干和经费比例等.本工程将从生长地激素响应与细胞周期调控、营养分配和生殖转换调控、抗逆调控网络、树形决定、杂种优良性状形成、干细胞繁育和遗传改良新途径等角度和层次开展研究,从微观到宏观、从基础到应用形成相互联系地有机整体,旨在回答“速生优质林木培育”地关键科学问题.本工程将采取课题地“2+3”管理模式,第一、二年课题经费比例附后,第三、四、五年地课题经费管理,将根据各课题任务完成情况,采取滚动模式,设置如下课题:课题一:林木植物速生与细胞周期调控地分子机理承担单位:北京大学、北京林业大学负责人:郭红卫教授;学术骨干:尹伟伦、安丰英、于祥春、彭金英、李中海、夏新莉、周晓阳、魏志刚研究内容:以模式植物中与激素响应及细胞周期相关地突变体为材料,研究植物激素信号通路中地组分和细胞周期调控相关组分之间地互作关系;通过生化及遗传手段,分离和鉴定植物激素调控细胞周期地新基因,研究林木细胞周期调控地特有规律;通过比较基因组学及生物信息学,在林木树种中克隆一批和植物激素信号转导及细胞周期调控相关地各类基因,通过转入模式植物中研究其功能及调控方式;进而将其引入林木树种,研究其对林木生长地效应;探索遗传工程技术改良林木生长地新方法.研究目标:分离10个以上与植物激素介导及细胞周期相关地突变体,克隆其中2-3个突变体所对应地新基因,并通过模式体系揭示其功能;以遗传分析和高通量地基因组学手段,阐明植物激素信号组分对应于细胞周期地调控机理,揭示乙烯调控细胞周期地分子机理;完成3-5个新克隆基因在林木中地遗传转化,并分析对林木速生地效应;在本领域相关国际学术杂志上发表12-16篇SCI论文;其中国际一流杂志<IF>10)1-2篇以上;<IF>5)论文4-6篇以上,申请发明专利2-4项;培养博士后2-4名,硕士和博士研究生10-15名.经费比例:15%课题二:林木营养生长和生殖生长转变地调控机理承担单位:东北林业大学、中国科学院植物研究所负责人:杨传平教授学术骨干:张大明、刘桂丰、刘关君、邓辉胜、王宝生研究内容:采用谱系基因组学<phylogenomics)、基因芯片、表观遗传学和信号转导等方法,研究林木生殖转变相关地四类调控基因<FT, FLC-SOC1, LEAFY, AP1)和生殖转变中光周期、赤霉酸、春化、生长点识别地机理,研究立地与环境信号对生殖转变和滞长地调控机理;分离、鉴定林木MADS-box基因家族成员,揭示林木与模式植物直系基因<orthologs)间地功能分化,阐明林木生长滞长期发生地遗传和环境效应,及延长童期速生地调控途径,为林木遗传改良提供理论依据和相关基因.研究目标:分离、鉴定林木MADS-box基因家族成员和生殖转变相关地四类调控基因<FT, FLC-SOC1, LEAFY, AP1)及其表达样式,阐明生殖转变中光周期、赤霉酸、春化、生长点识别地机理,阐明林木立地和环境信号对滞长期地调控机理, 揭示林木滞长期发生地调控机制,提供滞长期发生地解决方案和延长童期速生地调控途径.克隆改变滞长期相关基因5-10个,发表论文20篇,其中SCI刊物论文10-14篇,IF>5地论文5篇以上;培养博士6名,硕士8名.经费比例:13.5%课题三、优质林木树形决定地分子基础承担单位:中国农业大学、清华大学负责人:杨淑华教授学术骨干:刘栋、李珍、张晓燕、张海荣、周晓峰、郭万里、雷明光研究内容:以模式植物为对象,研究植物主、侧枝轴向生长与径向生长地分子调控机理,发现并克隆植物株型决定相关地新基因;研究模式植物中发现地相关基因对林木树种主、侧枝轴向生长与径向生长地影响,揭示林木树形决定地特有机制;探索林木优质干形形成地遗传基础及速生、高产、高出材率、高生物量地生长调控机制,克隆一批林木树形决定地相关基因,并通过转入模式体系揭示其功能;探索遗传工程技术改良林木生长地新方法.研究目标:获得约10个以上植物株型相关地突变体;克隆2-3个模式植物株型决定地关键基因,5-10个林木树形决定相关基因;鉴定3-5个基因对林木树形决定中地效应,揭示林木树形决定地分子基础;建立关键基因在改良林木生长中地新方法.在本领域相关国际学术杂志上发表12-16篇SCI论文;其中在国际一流杂志<IF>10)发表论文1-2篇,在国际有影响力地杂志<IF>5)上发表论文5篇以上,申请发明专利3-5项;培养博士后4-6名,硕士和博士研究生16-20名.经费比例:14.5%课题四、优质林木抗逆生长地功能基因组学承担单位:中国科学院植物研究所负责人:王晓茹研究员学术骨干:曾庆银、杨海灵、陆海、董玉柱、潘锦、毛建丰、蔡清研究内容:从基因组、转录组、功能基因组三个层次上,开展林木抗逆地细胞转录组以及逆境生长关键基因或基因家族地功能研究,揭示林木逆境反应地调控机制:采用Solexa测序技术,建立逆境条件下不同组织地转录组,揭示林木在逆境下不同组织地转录组差异;研究与干旱、高寒、盐碱、污染等逆境相关地基因、基因家族、转录组操纵基因、调控元件以及ncRNA在逆境条件下地基因表达和调控网络;克隆与逆境相关地关键基因或基因家族,尤其是海藻糖合成代谢与GST相关基因等,表达和纯化相关蛋白,并研究蛋白质结构和功能,进而将这些基因转入模式生物进行体内功能研究.研究目标:建立逆境胁迫下不同组织和细胞地转录组;揭示林木对逆境胁迫下全基因组地表达调控网络;阐释逆境胁迫下地转录调控机制.分离、鉴定并克隆与逆境生长关键基因或基因家族,并揭示其表达产物即蛋白质地结构与功能,从体外<in vitro)和体内<in vivo)两方面全面揭示其抗逆生长功能.在林木抗逆研究领域地国际主流杂志上发表SCI系列论文12-17篇,其中国际一流杂志<IF>10)2篇以上;<IF>5)论文5篇以上,培养博士和硕士研究生10-15名.经费比例:14%课题五、杂种林木超亲速生性状地形成和固定地基因组学承担单位:南开大学、中国科学院植物研究所负责人:宋文芹教授学术骨干:林金星、王春国、陈成彬、陈力、李秀兰、许文胜、郝怀庆、陈彤研究内容:采用杂种速生针叶和阔叶模式树种为对象,开展杂种林木超亲优良性状形成、固定与繁育地分子机理研究.通过转录特征、表观遗传调控和功能分析,揭示杂种林木超亲优良性状形成机制,发现并克隆相关地基因;分析基因差异表达谱,构建不同组织、不同发育时期地基因组甲基化谱;研究基因组重排、共线性缺失、等位基因互作、转座子激活在超亲速生性状形成中地作用机理;探究杂种速生林木优良性状地固定途径和基因调控因子;揭示杂种速生优质林木繁育地遗传基础,分离并鉴定相关基因.为杂种超亲速生林木地利用奠定基础.研究目标: 获得参与杂种速生林木优良性状形成、固定与繁育调控地相关基因,揭示相关基因地结构、功能及在染色体上地定位;揭示相关基因地转录调控机制及DNA甲基化变化特征;阐释优良性状发生规律和固定途径,从基因组水平揭示优良性状固定维持地内在机制,创新优良性状地固定与繁育途径.在国际相关SCI刊物上发表文章10-14篇:IF>5以上地文章3-5篇,申请2项以上发明专利,培养研究生20-30名.经费比例:12.5%课题六、杂种林木无性系与干细胞繁育地分子调控系统承担单位:中国林业科学研究院负责人:齐力旺研究员学术骨干: 孙晓梅、李新民、杨文华、杨秀艳、史胜青、王建华研究内容:以现有地杨树<Populus)、落叶松<Larix)速生及其对照无性系,模拟生命状态下落叶松胚性干细胞人工调控发育模型,构建不同生长速率并能够稳定遗传地细胞系,根据生产上存在地生长速率不稳定遗传地实践问题,构建不同程度地不稳定遗传地生长速率细胞系.在细胞和个体水平上,采用miRNA、基因芯片、实时荧光定量PCR及荧光原位杂交技术,纵向<从速生到不速生)和横向<从稳定到不稳定)研究miRNA及其目标基因地表达和生长速率之间及速生地稳定性之间地关系.发现和鉴定对速生及生长速率稳定性高度相关地miRNA及目标基因;通过miRNA inhibitor和sense/antisense RNA等技术,人为改变<过量表达或印制其表达)这些相关miRNA及目标基因地表达,从而在细胞水平上证明它们对速生性状地形成及遗传稳定性地调控功能.进而用人工创制及天然选育地速生林木无性系或干细胞系,在个体水平上,用QRT-PCR技术验证这些关键miRNA及目标基因对速生性状地形成及其稳定性调控地普遍性;揭示miRNA及目标基因在林木速生无性系生长过程中地调控规律和分子机制.研究目标:建立优化杨树速生无性系和落叶松胚性干细胞人工调控发育模型,揭示林木生长发育过程中关键基因表达和调控方式地时空变化格局,在细胞水平上证明相关miRNA及其目标基因对速生性状地形成及遗传稳定性地调控功能,确定关键基因表达地实时和定量数据;以miRNA或显微切割方法,获得或鉴定速生性状关键基因及其在体外表达地证据并做荧光原位定位.阐述林木速生优质无性系生长过程中miRNA及其目标基因等在速生优质林木无性系生长过程中地调控规律和分子机制.在国际相关SCI刊物上发表文章10-13篇:IF≥5以上地文章3-5篇.申请2项以上发明专利.经费比例:13.5%课题七:速生优质林木地聚合育种与分子改良承担单位:中国林业科学研究院负责人:张守攻研究员学术骨干:苏晓华、韩素英、费本华、张冰玉、黄秦军、黄敏仁、潘惠新研究内容:采用分子诊断、RNAi、高通量干细胞繁育及分子育种等方法,突破林木遗传改良关键技术,与经典地林木遗传改良技术有机结合,建立杨树、落叶松超高产、高抗逆、生长超速等所需目标高效稳定地技术平台,转化课题一~六机理研究所分离地速生优质相关基因,研究杨树、落叶松速生和优良性状形成地人工调控、品种改良及优良杂种稳定地途径,构筑速生优质性状地分子诊断与预测体系.进行新种质创制地示范研究,开创林木分子育种新模式.研究目标:建立林木特有地分子育种与规模化繁育技术体系,解决杂种优良性状固定和繁育地技术瓶颈,建立3-5个超高产、高抗逆、生长超速等高效稳定地技术平台,创制6-10个超高产、高抗逆、生长超速等林木新种质.在国际相关SCI刊物上发表文章7-10篇,申请6个以上林木遗传改良关键技术地发明专利或新品种注册权,在国际相关SCI刊物上发表文章5-7篇.经费比例:17%(包括工程管理机动费用、课题总结与学术研讨会等)七个课题地相互关系如下:技术途径:本工程首次从林业科学基础研究地角度,从功能基因组和分子调控机理去揭示林木特有地生物学问题,把“基因组研究从草本延伸到木本”<Nature Review Genetics,2006,7:827),开展“缩短成材周期”“缩短育种周期”林木培育地林业科学发展研究,从机理上解决林木优质和速生地矛盾,实现优质、抗逆并速生地人工调控途径,全面揭示提高“林木产量”、“林木质量”地速生优质林木培育地遗传基础与分子调控机制;本工程在方法上首次实现中国特有地针叶树胚性干细胞模式体系和转基因体系,与功能基因组、表观遗传调控等现代方法地结合,为建立林木模式体系、突破草本模式地局限、形成我国特有地林木研究平台奠定基础.与国内外同类研究相比,本工程从功能基因组学、分子遗传学、细胞生物学等不同角度,从树形决定、细胞周期调控、转录组、信息大分子到激素小分子等不同层次,全面研究林木“生长调控”核心问题,把我国基础相对薄弱地林业科学研究推向国际科学前沿.本工程首次探索与构建针叶林木逆境生长转录组和抗逆调控网络,为探索林木抗逆地分子机理,培育优质高抗林木新品种开辟一个新途径.工程综合地研究技术平台使本研究更富有创新活力.综合运用生物信息、基因芯片、反义核酸和RNAi、蛋白质组学、基因敲除等技术,将其有机地整合在一起,形成一个高效地基因筛选和功能验证技术平台,为发现和确证与速生优质相关基因提供有力地技术保障.首次从延长林木速生高峰机制地“不中断与不减速生长”地内外因子调控机制,来研究林木地生长调控与如何克服生长滞长期问题,从而使“成材周期”缩短一半以上,从基础科学入手,加速国民经济中“林木产量”、“林木质量”地稳步快速发展.研究特色:本工程利用功能基因组学、分子调控等一年生草本模式植物研究思路,首次在多年生木本植物中开展逆境胁迫下地基因表达和抗逆调控网络、胚性干细胞分子调控、杂种超亲性状形成和固定地基因组学规律等研究,填补了用材树种研究地多项空白.木本植物个体发育周期长、遗传操作困难,本研究通过生长速率地细胞周期调控、生殖生长调控、优良品系干细胞培育调控等途径,将基础理论成果延伸到应用技术,增加营养生长期延迟成龄树开花来增加木材地生物量,缩短成材周期,从而加速育种速度,使分子育种等遗传改良新途径在林木中得以应用.中国林科院是中国林业科学研究地窗口,50年来在林木培育和育种领域,一直注重把最新科学及其技术手段引入生产一线,创制和积累地丰富育种材料,正是本工程研究地根本.所以,本工程地实施必将解决我国林业重大地生长问。
林木木材形成机制及材性改良研究进展
第2卷 第2期2019年6月Vol.2, No.2Jun. ,2019温 带 林 业 研 究Journal of Temperate Forestry ResearchDOI: 10. 3969 /j. issn. 2096-4900. 2019. 02.007林木木材形成机制及材性改良研究进展李少锋(中国林业科学研究院华北林业实验中心,北京 102300)摘 要:我国森林覆盖率低,木材供求矛盾突出,迫切需要营造速生优质人工林,加速木材品质性状遗传改良进程。
木材形成机理的研究可以为培育速生优质林木提供理论指导和原创技术,林木的次生生长包括维管组织形成、次生细胞壁形成及木质化、细胞程序化死亡、以及心材形成等过程。
由于木本植物生长周期长、转基因材料较难获取以及缺乏有效的基因突变体库,对林木木材形成的机制研究相对滞后。
随着近20年研究技术的发展和多学科交叉研究的应用,材性相关基因的功能及其调控机制等得到了很大程度的揭示,例如发现了木聚糖乙酰化修饰存在乙酰化和去乙酰化过程,揭示了赤霉素调控纤维素合成的信号转导通路,解析了ILA1-IIP4-NAC调控次生壁形成的信号转导通路,建立了木质素合成的新型系统生物学模型,从而有助于在木质素生物合成中提升木材应用性能。
本文介绍了木材形成机理及转录调控网络、材性遗传改良的研究进展,并论述了次生生长与抗逆性状的平衡机制研究情况。
这些研究进展不仅使人们对次生细胞壁的合成机理有了更深入的认识,也为木材形成的机制应用于材性遗传改良奠定了重要的理论基础,同时还对未来基因功能研究可能运用到的技术和方法进行了展望。
关键词:木材形成;速生优质林木;调控机制;材性改良中图分类号:S781.7 文献标识码:A 文章编号:2096-4900(2019)02-0040-08Wood Formation Mechanism and Properties Improvement in Forest TreesLI Shao-feng(Experimental Center of Forestry in North China,Chinese Academy of Forestry,Beijing 102300)Abstract:China's forest coverage is low,and the contradiction between supply and demand of timber is prominent. There is an urgent need to cultivate forest trees of fast-growing andfi ne quality,and accelerate the process for improving wood quality. The mechanism for wood formation in forest trees can provide theoretical guidance and original technologyto cultivate forest trees for fast-growing andfi ne quality. Secondary growth includes vascular tissue development,secondary cell wall formation and lignifi cation,programmed cell death,and heartwood formation. Due to the long growth cycle,the diffi culty of obtaining transgenic plants and the lack of effective gene mutant library,the mechanism study of wood formation is still lagging behind. Based on the development of techniques and knowledge of interdisciplines,much progress has been made in the mechanisms of wood formation during the past two decades. For example,it was found that there were acetylation and deacetylation processes in xylan acetylation modification. The cellulose synthesis regulated by gibberellin-mediated transduction pathway was revealed,and the signal transduction pathway of ILA1-IIP4-NAC was analyzed. A new system biological model of lignin synthesis was established,so the wood properties may be improved in lignin biosynthesis.In this review,we summarize the progress achieved in the areas of wood formation and regulatory network,genetic improvement of wood properties inforest trees,and the balanced regulation mechanism of secondary growth and stress resistance was also discussed. All those advances not only further our understanding on the mechanisms of secondary cell wall formation,but also provide the scientifi c views for the application of wood formation mechanism to forest genetic improvement. In addition,technologies and methods used in future research are discussed.Key words:wood formation;forest trees with fast-growing and fine quality;regulation mechanism;wood properties improvement收稿日期:2019-04-01基金项目:国家自然科学基金(31770705)和转基因生物新品种培育科技重大专项(2018ZX08020002)资助项目。
温致变色木质材料的研究进展
温致 变 色材 料是 指 由温 度 变 化 引 起 颜 色 改 变 的
一
域_ 2 ] 。木材 由于具 有 独 特 的质 感 、 比强度 高 、 弹 韧 性
类 物 质 , 在 功能 材 料 领 域 的研 究 十分 活 跃 , 广 泛
好及优越的加工性能 , 在建筑装饰材料领域始终保持
着 重要 的地位 。随着 社 会 的 发 展 和人 们 生 活 质 量 的
摘要: 温致 变 色木质材料是一种 随温度 变化而发生智 能变 色和热能转换的新型功 能材料 , 具有广 阔的发展 前景 。概述 温致变 色材料的分 类及其 变 色机 理 , 重点阐述温致 变色木质材 料的研 究现状 , 针对 温致 变色剂的制备 、 温致变 色木 质料
材 的生产工 艺及性 能测试评 价等方 面的问题 , 提 出温致 变 色木 质材料领域未 来研 究的发展 方向 。
应用于航空化工 、 防伪印刷 、 医疗纺织 、 装饰装潢等领
收稿 日 期 :2 0 1 2 - 1 2 — 2 0 ;修改时期 :2 0 1 3 - 0 5 — 2 7 基金项 目t国家高技术研究发展计 划 ( “ 8 6 3 ” 计划 ) “ 木 竹材料 阻燃 和 温致变 色技术 ” ( 2 0 1 O A A 1 0 1 7 0 4 ) 。 作者简介 :蒋 汇川( 1 9 8 3 一) ,男 ,中国林科 院木材 工业研 究所 博士 研究生 . 通讯作 者:傅 峰,男 ,中国林科 院木材 工业研究 所研究 员 ,博 士生
报道 相关研 究的进展及 成果 , 为温致 变 色 木 质材料的 商业化 生产及 应用提供参考 。
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致 变 色 木 质 材 料 的 研 究 进
木材的热膨胀与收缩特性
木材的热膨胀与收缩特性木材作为一种常见的建筑材料,具有独特的热膨胀与收缩特性。
这一特性对于木材的使用和维护都有着重要的影响。
本文将探讨木材的热膨胀与收缩原理、影响因素以及对应的解决方法。
1. 热膨胀与收缩原理通常情况下,随着温度的升高,物体的体积会发生扩大,而温度降低则会导致物体体积收缩。
这一现象被称为热膨胀与收缩。
而木材作为一种有机材料,其热膨胀与收缩特性是由其结构决定的。
木材的结构特点是纤维素、半纤维素和木质素等有机物质构成的复杂网状结构。
在温度升高的作用下,这些有机物质之间的键结构会发生断裂或变形,导致木材体积的扩大。
相反,温度降低时,这些键结构重新形成,木材体积相应收缩。
2. 影响因素木材的热膨胀与收缩特性受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:(1) 温度变化:温度是影响木材热膨胀与收缩的主要因素。
一般来说,温度变化范围越大,木材的热膨胀与收缩程度也越大。
(2) 湿度变化:与温度类似,湿度是影响木材热膨胀与收缩的重要因素。
木材吸湿后,纤维素等有机物质会因为水分的作用而膨胀,导致木材体积增大。
相反,木材失去水分时,体积会收缩。
(3) 木材的种类:不同种类的木材具有不同的热膨胀与收缩特性。
一般来说,硬质木材的热膨胀与收缩程度较小,而软质木材则较大。
(4) 切面方向:木材的切面方向也会对其热膨胀与收缩特性产生影响。
沿着纹理方向切割的木材,其收缩程度相对较小;而垂直于纹理方向切割的木材,则具有更明显的热膨胀与收缩特性。
3. 解决方法为了减少木材由于热膨胀与收缩带来的问题,我们需要采取一些措施:(1) 控制环境温湿度:保持室内环境的稳定温湿度,可以有效减小木材热膨胀和收缩的程度。
可以通过设置空调或加湿器来控制温湿度。
(2) 使用干燥处理木材:在使用木材之前,可以进行干燥处理,降低木材的含水率,以减少热膨胀和收缩的程度。
(3) 合理设计:在木材使用过程中,合理设计和安装可以减少热膨胀和收缩带来的影响。
木基电磁屏蔽
林业工程学报,2024,9(2):14-22JournalofForestryEngineeringDOI:10.13360/j.issn.2096-1359.202302013收稿日期:2023-02-17㊀㊀㊀㊀修回日期:2023-06-28基金项目:茂名实验室自主科研项目(2022ZD002);广东省基础与应用基础研究青年基金(2022A1515110008)㊂作者简介:林秀仪,女,副教授,研究方向为生物质功能复合材料㊂通信作者:胡传双,男,教授㊂E⁃mail:cshu@scau.edu.cn木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展林秀仪1,2,戴振华1,韦喻译1,徐江涛1,胡传双1,2∗(1.华南农业大学材料与能源学院生物质材料与能源教育部重点实验室,广州510642;2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心,茂名525032)摘㊀要:生命健康㊁精密仪器和国防信息等领域对电磁屏蔽/吸波材料均有迫切的需求,但传统金属基电磁屏蔽/吸波材料存在屏蔽效能质量比低㊁易造成二次环境污染和屏蔽机理单一等不足,而新型碳基纳米电磁屏蔽/吸波材料制备烦琐㊁价格昂贵㊂木材及其衍生品具有多级孔结构㊁强重比高㊁绿色低碳㊁易加工㊁可再生等天然优势,开发轻质㊁环境友好的木基电磁屏蔽/吸波材料逐渐成为研究热点㊂系统分析和讨论了国内外木基电磁屏蔽/吸波材料的研究进展,介绍了电磁屏蔽材料的基本概念和原理,对比了涂层型㊁填充型㊁碳化型3种制备方法的特点及适用范围,总结了制备工艺㊁孔隙结构㊁导电/磁性填充组分等因素对电磁屏蔽和吸波性能的影响,并分析了木基电磁屏蔽/吸波材料中的电磁屏蔽机理和吸波机制,以及木质材料的各向异性结构对屏蔽性能的调控机制,最后对木基电磁屏蔽/吸波材料的未来发展趋势和研究重点进行了展望,可为木基电磁屏蔽/吸波材料的研发提供一定参考㊂关键词:木材;电磁屏蔽;电磁波吸收;木基屏蔽材料;木基吸波材料中图分类号:X5㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:2096-1359(2024)02-0014-09Researchprogressofwood⁃basedelectromagneticinterferenceshielding/waveabsorbingmaterialsLINXiuyi1,2,DAIZhenhua1,WEIYuyi1,XUJiangtao1,HUChuanshuang1,2∗(1.KeyLaboratoryforBiobasedMaterialsandEnergyofMinistryofEducation,CollegeofMaterialsandEnergy,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China;2.MaomingBranch,GuangdongLaboratoryforLingnanModernAgriculture,Maoming525032,China)Abstract:Lifehealth,precisioninstruments,andnationaldefensesafetyseekforthehighperformanceandgreenelec⁃tromagneticshielding/waveabsorbingmaterials.However,traditionalmetal⁃basedmaterialshavedrawbacksoflowshieldingeffectiveness⁃to⁃densityratio,secondaryenvironmentalpollution,andsingleshieldingmechanism.Mean⁃while,carbon⁃basednanomaterialsarecomplextoprepareandexpensive.Woodanditsderivativeshavenaturalad⁃vantagessuchasmulti⁃levelporestructure,highstrength⁃to⁃weightratio,environmentalfriendliness,easyprocessing,andrenewability.Asaresult,theyhavebeenconsideredassuitablematerialsfordevelopinglightweight,environmentallyfriendlyelectromagneticshielding/waveabsorbingmaterials.Thisreviewfirstintroducedthebasicprinciplesofelectromagneticshieldingandwaveabsorption,andelucidatedtherelationshipbetweenrelevantelectro⁃magneticparametersandshieldingperformance.Thecharacteristicsandapplicationofthreecommonpreparationmeth⁃odswerecompared,includingcoating,filling,andcarbonization.Thecoating⁃typedepositsdifferentconductivelayertothesurfaceofthewood,whichisfacileandabletomaintainthehigh⁃strengthofwood,buttheperformanceishighlydependentonthecoatingmaterial.Filling⁃typeistoaddtheconductiveormagneticfillerintothewoodenstruc⁃ture,anddelignificationisalsoappliedforbetterdistributionofconductiveormagneticcomponents.Itcanbeusedinthewearableelectronicdevice,butthepreparationiscomplex.Carbonization⁃typereferstoheatthewoodtotempera⁃turesabove800°Cforobtainingconductiveskeleton,andconductiveormagneticcomponentsareaddedtofurtherim⁃provetheperformance.Althoughhighperformancecanbeachieved,theirmechanicalpropertiesarepoor.Thisreviewthensummarizedtheeffectsofpreparation,porestructure,andconductive/magneticcomponentsontheelectromag⁃neticshielding/waveabsorbingperformance.Theperformanceusuallyincreaseswiththeelectricalandmagneticcon⁃ductivity,thus,theadditionoftheconductiveormagneticcomponentsisoftenappliedtoimprovetheperformance.㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展Theorthotropicstructureofthewood⁃basedmaterialsalsomanipulatestheelectromagneticshieldingmechanism,hencetheshieldingperformancealongthegraindirectionandperpendiculartothegraindirectionisdifferent.Themainwaveabsorbingmechanismisthemulti⁃internalreflectionofelectromagneticinsidethepores,henceporousstructureandporosityplayavitalroleinimprovingtheperformance,andlow⁃densitywoodspeciesischosen.Finally,thede⁃velopmenttrendandresearchfocusofwood⁃basedelectromagneticinterferenceshielding/waveabsorbingmaterialsisprospected.Thisstudycanprovidethebackgroundinformationforthefuturedevelopmentofthewood⁃basedelectro⁃magneticinterferenceshielding/waveabsorbingmaterials.Keywords:wood;electromagneticinterferenceshielding;electromagneticwaveabsorption;wood⁃basedelectromagneticshieldingmaterial;wood⁃basedabsorbingmaterial㊀㊀电子设备的普及和5G/6G通信技术的发展带来了日益严重的电磁辐射污染,不仅影响电子元件的工作寿命,甚至威胁人类健康㊂电磁辐射已经成为继水污染㊁大气污染㊁噪声污染之后的第四大公害㊂同时,随着商用㊁雷达监测和军事应用等应用场景日益复杂化,科研人员对电磁防护材料的探索逐渐深入㊂为满足下一代电磁防护的要求,亟须发展可用于高频率和宽频率覆盖的电磁屏蔽和吸波材料㊂传统的金属基电磁屏蔽材料表现出优异的屏蔽性能,但其高密度和较差的耐腐蚀性限制了实际使用[1]㊂为顺应电磁屏蔽㊁吸波材料轻量化和稳定性的趋势,新兴的纳米材料如碳纳米管㊁石墨烯已经引起了广泛的关注㊂然而,一些新兴的碳基纳米屏蔽和吸波材料制备过程复杂㊁价格昂贵,且以不可再生的化石资源为原料,不利于环境的可持续发展㊂此外,新兴的MXene材料结合了金属的卓越导电性和碳基材料的高化学稳定性,被认为是很有前途的电磁屏蔽材料[2],但是合成MXene材料的原材料MAX相的价格昂贵,主流的合成方法需使用氢氟酸蚀刻MAX相,危险性较高[3]㊂作为一种丰富的天然材料,木材拥有独特的分层多孔结构,从细胞壁的纳米尺度延伸到树干的宏观尺度㊂木材的孔道可视为微型波导,电磁波入射到木基材料表面时,根据波导理论,当波长大于波导横截面长度的两倍时,微波会在波导内衰减,木材较小的横截面尺寸将有利于更快地衰减微波[4]㊂另外,木基材料与人造的纳米纤维素⁃MXene仿生气凝胶[5]㊁Ti3C2Tx空心微球[6]多孔材料相比,直接利用木材天然多孔结构的制备过程更加简便和高效㊂木材及其衍生品还具有强重比高㊁绿色低碳㊁易加工㊁可再生等优势,使其成为电磁屏蔽/电磁波吸收材料的主要基材㊂探索开发性能优异的木基电磁屏蔽/吸波材料应用于家装家居㊁健康防护㊁信息保护㊁军事㊁国防安全等领域,具有非常广阔的应用前景㊂为缓解不可再生资源的压力,减轻电磁辐射对人体健康及各方面的危害,拓宽木材的应用前景,探索绿色高效的可再生电磁屏蔽/吸波材料尤为关键㊂将木材作为电磁屏蔽/吸波复合材料的基材,能够充分利用木材结构的天然优势,为构建绿色电磁屏蔽/吸波材料提供可能[7-8]㊂1㊀电磁屏蔽简介1.1㊀电磁屏蔽原理电磁屏蔽是利用屏蔽材料反射或吸收电磁波,从而阻拦电磁波的传播㊂通常用屏蔽效能(SE)来评估材料衰减电磁波的能力,其值用分贝(dB)表示㊂根据Schelkunoff理论,屏蔽材料的主要机理包括反射损耗(SER)㊁吸收损耗(SEA)和多重反射损耗(SEMR)㊂反射损耗是电磁波与屏蔽材料表面自由电荷之间相互作用的结果,与界面处的波阻抗有关㊂吸收损耗反映屏蔽材料将电磁波能量转换为热能的能力,主要取决于电导损耗和极化弛豫㊂一般当屏蔽效能值大于10dB时,多重反射损耗可以忽略[9]㊂进入屏蔽材料的电磁波主要通过介电损耗和磁损耗进一步吸收㊂反射损耗和吸收损耗的和为总屏蔽效能(SET)[10],民用标准需大于30dB[11]㊂1.2㊀吸波材料工作原理吸波材料需具备良好的匹配性和衰减性,不仅使入射电磁波能够最大程度地进入吸波材料内部,且能使电磁波能量快速衰减㊂常用反射损耗评估材料的吸收性能,根据电磁波传输线理论,反射损耗(RL)㊁阻抗匹配(Z)和衰减常数(α)定义为[12]:RL=20lg(Zin-Z0)(Zin+Z0)(1)Z=ZinZ0=μrεrtanhj2πfdcæèçöø÷μrεréëêêùûúú(2)α=2πfcˑ(μᵡεᵡ-μᶄεᶄ)+(μᵡεᵡ-μᶄεᶄ)2+(μᶄεᵡ+μᵡεᶄ)2(3)51林业工程学报第9卷式中:Zin㊁Z0㊁d㊁εr㊁μr㊁f和c分别为吸波材料输入阻抗㊁自由空间阻抗㊁样品厚度㊁复介电常数(εr=εᶄ-jεᵡ)㊁复磁导率(μr=μᶄ-jμᵡ)㊁频率和光速;εᶄ和εᵡ为复介电常数的实部和虚部;μᶄ和μᵡ为复磁导率的实部和虚部㊂εᶄ代表材料对电荷能量的储存能力,εᵡ代表材料对电荷能量的损耗能力㊂类似地,μᶄ代表材料对磁能量的储存能力,μᵡ代表材料对磁能量的损耗能力㊂阻抗匹配(当Z接近1时)表明大部分入射电磁波能进入吸波材料内部而不在其表面发生反射,即材料表面的输入阻抗与自由空间的特征阻抗尽可能地接近[13]㊂RL值越小说明其吸波性能越好㊂1.3㊀电磁损耗机制1.3.1㊀介电损耗极化弛豫损耗和传导损耗是决定介电损耗的两个因素[14]㊂传导损耗强度(εcᵡ)的计算公式为[15]:εcᵡ=σπε0f(4)式中,σ㊁ε0㊁f分别为电导率㊁真空介电常量㊁频率㊂通过式(4)可知,提高电导率可改善传导损耗㊂极化弛豫主要来自电荷的局部移动和交变电磁场中的偶极矩变化[16]㊂离子和电子极化通常发生在相对较低的频率区域[17];电子或原子极化在超高频[18];在微波区,偶极子存在于多组分材料系统的晶体缺陷或界面上,相应的极化被称为界面极化[19]㊂1.3.2㊀磁损耗磁损耗由旋磁涡流㊁磁滞损耗㊁阻尼损耗和磁后效应等组成,主要来源是和磁机制相似的磁畴壁位移㊁磁畴转向以及磁畴自然共振等[20]㊂微波区有效的磁损耗形式为涡流损耗和自然铁磁[21]㊂磁性材料可以响应外部改变的磁场并形成感应涡流,产生的相应损耗叫涡流损耗[22]㊂涡流损耗涉及从磁场到电能的能量转换,通过式(5)可知,涡流损耗(Co)与屏蔽材料的厚度㊁磁导率㊁电导率等相关[23]㊂Coʈ2πμ0μᶄ2σD2f3=μᵡ(μᶄ)-2f-1(5)式中,D㊁μ0㊁σ分别为屏蔽材料的厚度㊁真空磁导率㊁电导率㊂如果涡流只是涡流损耗的结果,则Co应该为常数,不随频率发生改变[24]㊂但感应涡流会辐射反向磁场,尤其是在磁性金属上,导致最大趋肤深度降低,进而导致微波吸收能力降低㊂然而,当电导率较低时,CoFe2O4㊁Fe3O4和NiFe2O4等磁性氧化物中产生的涡流损耗有利于电磁波的吸收㊂因此,涡流损耗是否有助于微波吸收取决于材料的电导率[25]㊂2㊀木基电磁屏蔽材料木基电磁屏蔽材料的制备方法可分为三大类:涂层型㊁填充型㊁碳化型㊂3种制备方法的优缺点如表1所示[26⁃35]㊂表1㊀木基电磁屏蔽材料常见的制备方法和优缺点Table1㊀Commonpreparationmethodsandadvantages/disadvantagesofwood⁃basedelectromagneticshielding/waveabsorbingmaterials制备方法优点缺点主要参考文献涂层型制备方法简便设备昂贵㊁涂层材料成本高;复杂形状时难以大规模实施[26-29]填充型复合方式丰富导电导磁材料分布不均匀;制备过程复杂烦琐[30-31]碳化型导电性优异碳化过程能耗大;反射机理主导,二次污染严重[32-35]2.1㊀涂层型木基屏蔽材料2.1.1㊀化学镀东北林业大学李坚院士团队在2005年开始对木材基材展开非钯活化化学镀的探索[26],如NaBH4溶液活化[36]㊁γ⁃氨丙基三羟基硅烷(APTES)活化[27]㊂镀层材料也逐渐向多元化发展,包括Cu[37]㊁Ni⁃P[26,38]㊁Ni⁃Cu⁃P[39]㊁Ni⁃Fe⁃P[40]等,上述木基电磁屏蔽材料在1.5GHz的SE值约为60dB㊂镀层的复合结构对屏蔽性能的提升有显著作用㊂Guo等[41]和Pan等[42-45]构建了Ni/木材/Ni(图1)㊁木材/Cu⁃Fe3O4@Graphene/Ni㊁Cu⁃Ni多层木基复合材料,在300kHz 3GHz,SE值达到90dB以上㊂通过不断深入地研究,木基化学镀屏蔽材料也朝多功能的方向前进㊂Xing等[46]将微米级别的铜颗粒镀到木材表面,不仅获得良好的电磁屏蔽能力,还具有自清洁性能和超疏水性能㊂化学镀法可获得优异电磁屏蔽性能,且不受材料形状及大小限制,在复杂木材表面也能形成导电层;然而化学镀所用溶液稳定性差,且镀层易脱落㊂61㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展图1㊀Ni/木材/Ni复合材料屏蔽机理示意图Fig.1㊀ShieldingmechanismofNi/wood/Nicomposite2.1.2㊀磁控溅射磁控溅射是一种物理气相沉积技术㊂常德龙等[47-48]发现在磁控溅射镀膜前用异佛尔酮二异氰酸酯的MF3型异氰酸酯树脂封闭能提升镀膜质量,设置磁控溅射镀膜参数为真空度10-2 10-4MPa㊁靶材温度200ħ㊁溅射时间100s,能够在木材表面形成连续且稳定的金属薄膜镀层㊂该木基屏蔽材料在30MHz 1.5GHz频段的SE值大于30dB㊂磁控溅射技术具有操作简单㊁控制方便㊁镀膜稳定性高等优点,但是磁控溅射设备昂贵,且样品尺寸受限㊂2.1.3㊀其他涂层型除镀层型木基电磁屏蔽材料外,还有喷涂㊁刷涂方式的涂层型木基电磁屏蔽材料㊂Cheng等[49]在透明木材基材上喷涂纳米银线/MXene复合材料来构建三明治复合材料,发现该材料不仅具有良好的电磁屏蔽性能,而且在可见光范围内表现出28.8%的最大透光率㊂Wei等[28-29,50]系统地研究了3种涂覆方法(真空辅助浸渍㊁喷涂和刷涂)对MXene/Wood复合材料电磁屏蔽性能的影响(图2),结果表明,刷涂法能够提供一个平坦且连续的MXene层,因此在MXene沉积量较少时就能形成有效的导电网络㊂当MXene的沉积量为1.41mg/cm2时,该复合材料的SE值为40.5dB(X波段)㊂表面涂覆方法操作简便,对样品大小㊁设备要求低,但是涂层与木材基材的结合强度还有待提高㊂图2㊀涂覆方式对MXene/木材复合材料性能的影响Fig.2㊀EffectsofcoatingmethodsontheMXene/woodcomposites2.2㊀填充型木基屏蔽材料原位聚合方法是制作填充型木基屏蔽材料的有效技术手段㊂He等[51]在木材中原位聚合导电聚苯胺,通过改变掺杂剂的浓度,木材/聚苯胺复合材料的电导率为2.57ˑ10-5 9.53ˑ10-3S/cm,其SE值为30 60dB(10MHz 1.5GHz)㊂在未处理的木材上较难均匀填充导电材料,脱木素处理可使木材的纤维素纤维暴露出来,有利于导电材料的均匀交联复合㊂Chen等[52]在脱木素处理后的木材中原位聚合聚苯胺,电导率可达0.22S/cm,是未进行脱木素处理的23倍㊂Gan等[30]先脱木素再原位聚合聚吡咯(图3),木材通道被一层相互连接的71林业工程学报第9卷聚吡咯紧密地包裹,电导率高达0.39S/cm,在X波段的SE值为58dB㊂真空加压浸渍也可以改善木材中导电组分的分布,例如MXene㊁碳纳米管等[53-57]㊂Zhu等[55]将木材气凝胶真空加压浸渍于MXene溶液中,经脱木素㊁浸渍MXene㊁热压机致密化处理所得的MX⁃ene/木材复合膜的SE可达72dB,还显示出卓越的阻燃性能和自熄效应[56]㊂木基气凝胶或者薄膜材料可应用于传感器和可穿戴设备等方面[53],拓展了木材的使用范围㊂填充型木质电磁屏蔽材料具有良好的稳定性和耐久性,但由于导电材料难以在木材内部均匀沉积,往往需要和脱木素或者碳化法结合使用,因此制备过程较为复杂㊂图3㊀木材/聚吡咯复合材料Fig.3㊀Wood/polypyrrolecompositesmaterials2.3㊀碳化型木基屏蔽材料2.3.1㊀碳化木木材在惰性气体中碳化后可获得导电性,同时保留分层多孔结构,有利于电磁波的多次反射,碳化木在电磁屏蔽领域具有竞争力㊂Zhao等[32]发现碳化木的屏蔽性能具有各向异性,在横切面和弦切面的SE值分别为54.9和46.4dB(K波段)㊂除此之外,碳化木的孔径结构和角度取向也会影响电磁屏蔽性能㊂Dai等[34-35]通过改变木材的压缩率得到不同孔径的碳化木,压缩率为40%的碳化木在K波段显示出卓越的电磁屏蔽效果,最高可达71.69dB㊂其电磁屏蔽机理如图4a所示,当碳化木的纹理方向与入射电磁波电场方向的夹角由90ʎ(垂直)转向0ʎ(平行)时,平均SE值从29dB升高到77dB(图4b)㊂该研究为通过结构实现电磁屏蔽性能的实时调控提供灵感㊂2.3.2㊀碳化木/导电组分复合材料将碳化木与导电材料(MXene㊁CNT㊁V2AlC等)复合能够进一步提升导电性能和电磁屏蔽性能㊂Yuan等[58]将碳化木浸泡在纳米银线溶液中得到WCM@N⁃G@AgNWs,其在X波段的SE值超过60dB㊂Liang等[33]在碳化木的多孔结构中填充a)不同孔径碳化木的电磁屏蔽机理;b)具有不同电场⁃木纹夹角的碳化木电磁屏蔽示意图㊂图4㊀电磁屏蔽机理Fig.4㊀EMIshieldingmechanismMXene气凝胶,在0.197g/cm3的密度下SE值高达71.3dB(X波段)㊂Zheng等[59]在聚多巴胺涂覆的脱木素基材上原位引入银纳米粒子,然后在850/1200ħ下进行碳化,最后嵌入环氧树脂基体中,导电聚多巴胺和银纳米粒子的引入使得X波段的电磁屏蔽性能大幅提升㊂Huang等[60]以碳化木材(CW)为模板制备V2AlC@CW,当太赫兹波(0.6 1.6THz)传输到V2AlC@CW的表面时,高电子密度的V2AlC涂层可反射太赫兹波,SE值可达55dB㊂此外,CW和V2AlC可以诱发有效的界面极化,从而增强太赫兹波的损耗能力,剩余的太赫兹波则在通道中内部反射而进一步耗散㊂2.3.3㊀碳化木/磁性组分复合材料磁性粒子(Ni㊁Fe2O3㊁Co等)和碳化木复合能够提升碳化木复合材料的石墨化程度,从而提升其电导率㊂Zheng等[61]和Cheng等[62]制备Ni/碳化木和Ni@NCNT/碳化木,在X波段中的SE值分别为50.8和73.7dB㊂Zhao等[63]在碳化木骨架上进行镍离子还原和碳纳米管原位生长,构建磁性泡沫CW@Ni@CNTs,屏蔽机制以吸收为主,该磁性碳泡沫的屏蔽性能可以通过应用电压来调节,此设计推动了电压驱动方式的探索㊂Li等[64]通过原位微波辅助热解的方法,得到磁性氧化铁(γ⁃Fe2O3)纳米颗粒/多孔碳(PC)复合材料,γ⁃Fe2O3/PC在X波段的SE值为44.80dB㊂Ma等[65]在木材上原位生长ZIF⁃67,然后在1000ħ下进行碳化,以制备Co/C@WC复合材料,其在X波段下的SE值为43.2dB,此外还表现出隔音㊁耐温和良好的机械性能㊂81㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展2.3.4㊀其他碳化木复合材料碳化木还能制备成薄膜材料,增加其应用范围㊂超薄木片经压缩㊁碳化㊁原位生长ZIF⁃8后可得到具有密集层状网络结构的导电碳化木膜,该材料在X波段的平均SE值为46dB,并且表现出优异的焦耳热性能[66]㊂碳化木还可作为导电组分填充入高分子基材中㊂Shen等[67]将1200ħ处理的碳化木加入环氧树脂基材,当厚度为2mm时,在X波段的平均SE值为27.8dB㊂Zhou等[68]将石蜡和碳化木结合,在X波段的SE值为24.4dB㊂得益于良好的导电性,碳化型木基屏蔽材料具有宽频波段的优异屏蔽性能,然而屏蔽机理以反射为主;此外,碳化后木材的强度降低,且制备过程需要较高的温度,成本较高㊂3㊀木基电磁波吸收材料3.1㊀介电损耗型木基吸波材料介电损耗型木基吸波材料的吸波性能主要由电导率决定,同时还需提高阻抗匹配,使电磁波可以入射到材料内部㊂Zhu等[55]制备的MXene/Wood气凝胶在垂直于木材生长方向表现出电磁波吸收特性,由于MXene(Ti3C2TX)与自由空间之间合适的阻抗匹配和较强的电磁波耗散能力,MXene负载浓度的增加有利于拓宽吸收带宽,当负载质量浓度为6mg/mL时,有效吸收带宽覆盖整个X波段㊂导电材料的负载量和碳化温度都可以调控电导率㊂Xi等[4]基于天然杉木设计多孔碳化木,通过碳化温度的优化使得吸波性能最大化㊂当碳化温度为680ħ时,其RLmin值达到68.3dB,有效吸收带宽为6.13GHz㊂3.2㊀磁损耗型木基吸波材料磁性材料填充主要用于电磁波的吸收,磁性粒子和木材的耦合能引发磁性相关的极化,有助于增加电磁波的吸收损耗㊂其吸波性能与填充的磁性粒子大小㊁排布方式㊁负载量等因素有关㊂Lou等[31]通过真空加压浸渍的方法在木材上原位合成Fe3O4纳米粒子来制备磁性木材,RLmin为-64.26dB,有效吸收带宽为5.20GHz㊂Xu等[69]将磁性Fe3O4/ZIF⁃67粒子嵌入木基气凝胶中,合成一种轻型可压缩的木基吸波材料,RLmin为-23.4dB,有效吸收带宽为3.50GHz㊂3.3㊀介电损耗和磁损耗结合型木基吸波材料面对日益复杂的电磁环境,单一吸收机制的吸波材料不能满足高性能吸波材料的要求,吸波材料的研究热点趋向多吸收机制结合㊂导电的碳化木可提供介电损耗,磁损耗则来源于填充的磁性粒子㊂Dong等[70]和Hu等[71]在碳化木上原位生成MnO纳米棒,归因于碳化木和MnO纳米棒之间的协同效应以及分级结构,该复合材料在10.4GHz时的RLmin为-51.6dB,有效吸收带宽为14.2GHz㊂碳化木与磁性材料(如Fe/Co[72-73]㊁Ni/Co[74])多元耦合还可以制造界面缺陷,增加界面极化㊁偶极化和磁损耗等,进一步吸收入射电磁波㊂复合材料的结构设计也是提高电磁波吸收的途径㊂Xiong等[72]以碳化木的平行通道为 果皮 ,MOF衍生的纳米笼作为 果肉组织 ,嵌入纳米笼的FeCo纳米合金作为 种子 ,制备类似番茄的分层多孔结构FeCo/C@WC(图5)㊂微孔碳化木和碳纳米笼使复合材料具有优良的分层介电耦合网络,同时,均匀分散的FeCo纳米颗粒增强了对碳质基底的磁损耗,提高了阻抗匹配㊂图5㊀番茄状分层多孔的FeCo/C@WCFig.5㊀Tomato⁃likelayeredporousFeCo/C@WC木基电磁波吸收材料的吸波性能主要取决于填充的导电㊁导磁材料性质和负载量,碳化木可以作为载体材料和各种新型纳米吸波粒子复合㊂如果碳化温度或导电性太高,会导致阻抗失配,因此碳化温度需要控制在一定范围内㊂4㊀木基电磁屏蔽/吸收材料的发展趋势㊀㊀面对日益严重的电磁污染问题,亟须探索轻质㊁可再生的电磁屏蔽/吸波材料㊂木材不仅资源丰富,还具有独特的分层多孔结构㊂将木材作为基材,通过和导电㊁导磁材料耦合,复合结构设计等手段制造木基电磁屏蔽/吸波材料,可为构建绿色电磁屏蔽材料提供有效途径㊂根据研究现状,对木基电磁屏蔽/吸波材料的未来研究展望如下:1)与导电组分复合制备的木基屏蔽材料性能优异,但高电导率导致阻抗失配使得电磁波以反射为主,从而造成电磁波的二次污染㊂因此,需深入91林业工程学报第9卷研究微观结构对屏蔽性能的影响机理,从追求高电导率转为通过结构的优化提高阻抗匹配和屏蔽性能㊂2)当前,5G通信主要在微波频段(3 26.5GHz),未来6G通信将会进入太赫兹频段(95GHz 3THz)㊂针对不同频段的通信技术和日益复杂的电子设备,为满足下一代电磁防护的要求,亟须发展高频率和宽频段覆盖的木基电磁屏蔽/吸波材料㊂3)为满足未来复杂的应用场景,还应研究木基电磁屏蔽/吸波材料对环境的适应性,例如环境稳定性㊁耐低/高温性能㊁阻燃性等;同时开发更多功能,拓宽木基电磁屏蔽材料的应用前景,如在散热器㊁电热转化器㊁传感器等不同领域的应用㊂参考文献(References):[1]JALALIM,DAUTERSTEDTS,MICHAUDA,etal.Electro⁃magneticshieldingofpolymer⁃matrixcompositeswithmetallicnanoparticles[J].CompositesPartB:Engineering,2011,42(6):1420-1426.DOI:10.1016/j.compositesb.2011.05.018.[2]LIUJ,ZHANGHB,SUNRH,etal.Hydrophobic,flexible,andlightweightMXenefoamsforhigh⁃performanceelectromagnetic-interferenceshielding[J].AdvancedMaterials,2017,29(38):1702367.DOI:10.1002/adma.201702367.[3]SHAHZADF,ALHABEBM,HATTERCB,etal.Electromag⁃neticinterferenceshieldingwith2Dtransitionmetalcarbides(MXenes)[J].Science,2016,353(6304):1137-1140.DOI:10.1126/science.aag2421.[4]XIJB,ZHOUEZ,LIUYJ,etal.Wood⁃basedstraightwaychannelstructureforhighperformancemicrowaveabsorption[J].Carbon,2017,124:492-498.DOI:10.1016/j.carbon.2017.07.088.[5]ZENGZH,WANGCX,SIQUEIRAG,etal.Nanocellulose⁃MXenebiomimeticaerogelswithorientation⁃tunableelectromagneticinterferenceshieldingperformance[J].AdvancedScience,2020,7(15):2000979.DOI:10.1002/advs.202000979.[6]ZHANGYL,RUANKP,ZHOUK,etal.ControlleddistributedTi3C2Txhollowmicrospheresonthermallyconductivepolyimidecompositefilmsforexcellentelectromagneticinterferenceshielding[J].AdvancedMaterials,2023,35(16):2211642.DOI:10.1002/adma.202211642.[7]ZHUHL,LUOW,CIESIELSKIPN,etal.Wood⁃derivedma⁃terialsforgreenelectronics,biologicaldevices,andenergyappli⁃cations[J].ChemicalReviews,2016,116(16):9305-9374.DOI:10.1021/acs.chemrev.6b00225.[8]CHENCJ,KUANGYD,ZHUSZ,etal.Structure⁃property⁃functionrelationshipsofnaturalandengineeredwood[J].NatureReviewsMaterials,2020,5(9):642-666.DOI:10.1038/s41578-020-0195-z.[9]IQBALA,KWONJ,KIMMK,etal.MXenesforelectromagneticinterferenceshielding:experimentalandtheoreticalperspectives[J].MaterialsTodayAdvances,2021,9:100124.DOI:10.1016/j.mtadv.2020.100124.[10]李小晴,江文正,李文珠,等.炭含量对竹炭/高密度聚乙烯复合材料电磁屏蔽和力学性能的影响[J].林业工程学报,2022,7(1):130-136.DOI:10.13360/j.issn.2096-1359.202104045.LIXQ,JIANGWZ,LIWZ,etal.Effectofcarboncontentonshieldingandmechanicalpropertiesofbamboocharcoal/HDPEcomposites[J].JournalofForestryEngineering,2022,7(1):130-136.[11]赵福辰.电磁屏蔽材料的发展现状[J].材料开发与应用,2001,16(5):29-33.DOI:10.19515/j.cnki.1003-1545.2001.05.009.ZHAOFC.Developmentofelectromagneticshieldingmaterials[J].DevelopmentandApplicationofMaterials,2001,16(5):29-33.[12]娄志超,孙晋强,陆弘毅,等.浸渍法制备磁性木材的磁性和电磁波吸收性能[J].林业工程学报,2017,2(4):24-29.DOI:10.13360/j.issn.2096-1359.2017.04.004.LOUZC,SUNJQ,LUHY,etal.Fabricationofmagneticwoodanditsmagneticandelectromagneticwaveabsorptionprop⁃erties[J].JournalofForestryEngineering,2017,2(4):24-29.[13]雷海,朱震庭,潘璐,等.三维多孔电磁屏蔽材料研究进展[J].化工新型材料,2023,51(2):20-23.DOI:10.19817/j.cnki.issn1006-3536.2023.02.005.LEIH,ZHUZT,PANL,etal.Researchprogressonthree⁃di⁃mensionalporouselectromagneticshieldingmaterials[J].NewChemicalMaterials,2023,51(2):20-23.[14]XIEPT,LIHY,HEB,etal.Bio⁃gelderivednickel/carbonnanocompositeswithenhancedmicrowaveabsorption[J].JournalofMaterialsChemistryC,2018,6(32):8812-8822.DOI:10.1039/C8TC02127A.[15]HEGH,DUANYP,PANGHF.Microwaveabsorptionofcrys⁃tallineFe/MnO@Cnanocapsulesembeddedinamorphouscarbon[J].Nano⁃MicroLetters,2020,12(1):57.DOI:10.1007/s40820-020-0388-4.[16]HOUTQ,JIAZR,DONGYH,etal.Layered3Dstructurede⁃rivedfromMXene/magneticcarbonnanotubesforultra⁃broadbandelectromagneticwaveabsorption[J].ChemicalEngineeringJour⁃nal,2022,431:133919.DOI:10.1016/j.cej.2021.133919.[17]SHURW,WUY,ZHANGJB,etal.Facilesynthesisofnitro⁃gen⁃dopedcobalt/cobaltoxide/carbon/reducedgrapheneoxidenanocompositesforelectromagneticwaveabsorption[J].CompositesPartB:Engineering,2020,193:108027.DOI:10.1016/j.compositesb.2020.108027.[18]JIACL,ONODAS,NAGAOSAN,etal.Bondelectronicpolar⁃izationinducedbyspin[J].PhysicalReviewB,2006,74(22):224444.DOI:10.1103/physrevb.74.224444.[19]HUANGJJ,ZHANGY,MAT,etal.Correlationbetweendie⁃lectricbreakdownstrengthandinterfacepolarizationinBariumstrontiumtitanateglassceramics[J].AppliedPhysicsLetters,2010,96(4):042902.DOI:10.1063/1.3293456.[20]LVHL,JIGB,LIANGXH,etal.Anovelrod⁃likeMnO2@Feloadingongraphenegivingexcellentelectromagneticabsorptionproperties[J].JournalofMaterialsChemistryC,2015,3(19):5056-5064.DOI:10.1039/C5TC00525F.[21]JIAK,ZHAOR,ZHONGJC,etal.PreparationandmicrowaveabsorptionpropertiesofloosenanoscaleFe3O4spheres[J].JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2010,322(15):2167-2171.DOI:10.1016/j.jmmm.2010.02.003.[22]WANGZZ,ZOUJP,DINGZH,etal.MagneticandmicrowaveabsorptionpropertiesofNimicrocrystalswithhierarchi⁃calbranch⁃likeandflowers⁃likeshapes[J].MaterialsChemistryandPhysics,2013,142(1):119-123.DOI:10.1016/j.matchemphys.2013.07.003.[23]LVHL,YANGZH,PANHG,etal.Electromagneticabsorp⁃02㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展tionmaterials:currentprogressandnewfrontiers[J].ProgressinMaterialsScience,2022,127:100946.DOI:10.1016/j.pmatsci.2022.100946.[24]PANGH,PANGWH,ZHANGB,etal.Excellentmicrowaveabsorptionpropertiesoftheh⁃BN⁃GO⁃Fe3O4ternarycomposite[J].JournalofMaterialsChemistryC,2018,6(43):11722-11730.DOI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“木材工业节能降耗与生产安全控制技术”专项系列课题启动
建设总产量 6 6 0 万 的 6 条高质量木地板质量控制 技术示范生产线,使木地板产品合格率提高 了 1 0 %
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“ 十三五 ”国家重点研发计划 “ 木材工业节能降 耗与生产安全控制技术” 专项下设研究课题, 2 0 1 6 年
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宁丰超薄高密度纤维板通过新产品鉴定
由宁丰人造板集团研发的超薄高密度纤维板, 于2 0 1 6年 l 2月通过了中国林产工业协会组织的专 家鉴定。 超薄高密度纤维板 采用特殊结构的磨片制备高 质量纤维及高初粘性的改性脲醛树脂胶,联手国内
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智能透明木材制备及其光致变色调控的研究
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木家具产品质量形成及控制
木家具产品质量形成及控制
古鸣
【期刊名称】《家具》
【年(卷),期】2007(000)005
【摘要】家具产品质量,根据检验项目可分为外观、理化、力学性能、有害物质限量等方面的质量。
根据ISO9001-2000《质量管理体系要求》标准,广义的产品包括原辅材料产品、过程产品和成品,因此家具产品质量形成是原辅材料采购、产品设计开发、生产制造及成品安装等过程质量控制的结果。
本文从木家具原辅材料采购、产品设计开发、加工制造、成品装配四个方面阐述木家具产品的质量形成及控制。
【总页数】6页(P40-45)
【作者】古鸣
【作者单位】上海质量监督检验技术研究院建材所
【正文语种】中文
【中图分类】TS664.1
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木材变定的产生、回复及其永久固定
木材变定的产生、回复及其永久固定
王洁瑛;赵广杰
【期刊名称】《北京林业大学学报》
【年(卷),期】1999(21)3
【摘要】在分子水平上解释木材变定的产生、回复及永久固定的机理对于丰富和完善木材流变学理论,开发新的木材加工技术等具有重要意义.该文较详细地归纳了关于木材变定的产生、回复以及永久固定的几个主要观点,为进一步弄清楚木材变定的永久固定机理提出了作者的几点看法.
【总页数】7页(P71-77)
【关键词】木材;变定;回复;永久固定
【作者】王洁瑛;赵广杰
【作者单位】北京林业大学森林工业学院
【正文语种】中文
【中图分类】S781.2
【相关文献】
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项目名称:木材形成的调控机制研究
首席科学家:卢孟柱中国林业科学研究院起止年限:2012.1-2016.8
依托部门:国家林业局
一、关键科学问题及研究内容
拟以杨树等主要用材树种为研究材料,采用次生维管组织再生及离体培养等实验系统,利用遗传学、分子生物学、生物化学、基因组学、生物信息学等研究手段,研究纤维素、半纤维素和木质素的合成机理;解析细胞壁主要成分协同排列、沉积及遗传因子对该过程的调控机制;阐明激素、多肽、信号转导分子等对木质部细胞分化的调控,以及材性相关基因位点的基因组定位及遗传效应分析。
为速生树种材性改良的分子品种设计提供理论和技术支持。
1.纤维素、半纤维素和木质素的合成与调控
以杨树等材料为研究对象,解析纤维素合酶复合体结构与作用机制;研究MYB、NAC等转录因子在调控CESA基因及纤维素合成中的影响以及相关蛋白KOR、BC1和BC15与纤维素合酶复合体的互作及功能,阐明它们参与纤维素合成的分子机制;研究CSLD5、CSLD6、BC11、BC14等同源基因在木聚糖合成中的功能,解析半纤维素(木聚糖)合成机理及这些基因与纤维素合成关键基因互作、应答的机制;次生壁木质素合成关键基因(4CL基因和CAld5H基因)的调控机理,鉴定直接调控木质素合成的MYB类转录因子的功能。
2.细胞壁形成与木材材性的调控
利用应拉木形成体系研究细胞壁形成过程中起调控作用的miRNA,并从基因组水平鉴定杨树miRNA的靶基因,及其对木材细胞壁形成的影响机制;基于已有的转录组学数据,对杨树中参与细胞壁形成的关键基因进行深入的转录调控分析,筛选与次生壁加厚相关的转录因子,研究其作用模式和调控机制;开展细胞骨架调控纤维素沉积的分子机理,包括微管、目标蛋白和细胞壁三者间的调控关系和作用方式,揭示微纤丝角度和纤维聚合度与纤维素的沉积与组装的关系。
3.形成层干细胞维持、分化以及木质部发育的调控机制
利用次生维管再生等系统,研究激素、短肽、信号转导因子和转录因子等对形成层细胞发生、分化以及次生木质部不同细胞类型发育的的影响,揭示控制不同管状分子、纤维分子类型的调控因子,阐明其作用机制;利用转基因技术获得不同调控因子表达水平的杨树材料,分析形成层模式变化并结合芯片技术分析全基因表达谱的变化,揭示细胞分化相关调控网络;分析导管分化模式与细胞程序化死亡关系,特别是分析不同类型细胞PCD上游起始因子的特性。
4.木材和材性形成的比较基因组学
利用生物信息学、系统发育和比较基因组学等手段,比较不同材性林木(10个)和草本(35个)物种中纤维素、细胞壁沉积和木质部细胞分化等相关基因(基因家族)的保守与变化式样;重点阐述木材及材性基因的共性和特性;筛选木材和材性形成与调控中尚未被仔细研究过的关键基因,通过杨树等模式植物进行转基因功能验证。
5.木材品质性状QTL定位、解析与克隆
利用杨树、桉树等种质资源材料及杂交群体,进行木材品质性状QTL分析,通过目标基因组局部区域图谱加密和增加作图个体数量,提高QTL定位精度;分析QTL与环境的互作以及QTLs之间的上位性效应,分析材性相关eQTL的基因组分布特征及效应;主效QTL 区间序列测序,发现作图亲本在相应区域的杂合基因位点;利用生物信息与图位克隆相结合的方法,克隆主效基因;对克隆的主效基因开展表达调控研究,并探讨相应基因在木材形成中的作用。
6.木材品质性状的联合遗传学研究
以重要用材树种的自然群体为试材,采用全基因组和候选基因的联合遗传学策略,系统地鉴定重要木材纤维性状形成关键基因的功能、等位基因序列变异和等位基因效应,开发功能SNP标记;研究
基因内与基因间SNP位点及其组成的单倍型对木材性状的遗传效应,及遗传互作方式;发掘一批在林木自然群体中具有育种价值的功能SNP位点,初步建立林木木材品质优异新种质的早期筛选与鉴定技术体系。
二、预期目标
1.总体目标
本项目针对严重制约我国人工林木材品质改良的问题,围绕木材形成的遗传调控这一重大科学问题,以杨树等我国主要用材树种为研究材料,应用基因组学、分子遗传学、生物信息学等理论和技术,研究纤维素、半纤维素和木质素的合成机理, 解析细胞壁主要成分合成、排列、沉积的调控机制;揭示激素、信号转导分子等对木质部细胞分化的调控机制;分析控制木材品质性状的遗传位点及遗传效应,构建调控木材材性改良的模型,为品质改良的分子设计提供依据;发掘品质改良重要的调控因子,包括染色体区段/基因簇/基因/等位基因、miRNA等;提出针对不同材质分子设计策略、方法,为新品种培育提供理论和物质基础。
通过项目的实施,将进一步提升林木木材形成的调控理论,提高我国林木育种在理论和技术上的原始创新能力;建立林木材性改良的分子技术体系,为优质、高产林木育种提供支撑;保持我国在人工林特别是速生林木品种培育的国际先进地位,最终为我国木材安全提供理论和技术保障。
2.五年预期目标
(1)阐明细胞壁主要化学成分的合成、纤维沉积方式的调控机理,鉴定出主要的调控因子。
(2)揭示形成层干细胞维持、分化以及木质部不同类型细胞发育的遗传调控机制,鉴定出重要调控因子。
(3)解析木材品质性状形成相关基因片段/基因簇/基因,开发基于功能基因的分子标记,初步建立一套林木木材品质优异的新种质早期筛选与鉴定技术体系。
(4)鉴定遗传因子80-100个、遗传标记120-150个,获得调控木材形成的遗传因子(基因片段/基因簇/基因及miRNA等)20-30个;分子标记10-15个;获得木材品质显著改良的新种质20-30份。
(5)培养硕士、博士研究生80-100名,培养青年学术骨干8-10人。
(6)发表SCI论文70-80篇(累计影响因子200以上);申请专利15-20项。
三、研究方案
1. 学术思路
木材形成是一个复杂的多基因调控网络,涉及木质纤维的合成及在细胞壁上的沉积,木质部不同细胞类型的分化以及个体多年径向生长等过程的调控。
因此,以模式草本植物为研究材料取得的成果需要在木本植物上加以验证,而且要针对林木本身,进行木材形成的调控机制研究,才能获得系统性强、具有应用前景的研究成果。
木材材性的调控包括了从亚细胞(细胞壁)、细胞、组织到个体的各个层次,需要围绕核心科学问题即木纤维的合成、细胞壁沉积方式、木质部不同类型细胞的分化和材性的遗传调控,运用分子遗传学、生物化学、基因组学、生物信息学等理论和方法,分离和克隆细胞壁和木纤维形成的关键基因并分析其功能;利用细胞学以及转录组等手段研究木质部细胞分化的遗传调控;利用比较基因组学研究不同材性物种的共性与特性,筛选材性控制的关键基因和关键位点;利用转基因、QTL 以及群体遗传学等手段,揭示关键基因变异对材性的影响,为我国速生优质林木培育提供原创性的理论和技术。
2. 技术途径
本项目将根据总体目标和目前该学科的发展趋势,充分利用已有的杨树、桉树等基因组信息、已构建的多种林木遗传图谱和功能基因组研究资源平台,从分子、细胞、组织、个体、群体等层面上系统解析木材形成的遗传调控机制。
在分子水平上,针对木材主要结构组分(纤维素、半纤维素及木质素等),采用正向与反向遗传学等策略阐明其生物合成的分子基础。
在细胞水平上,针对木材细胞壁沉积与加厚过程,利用转录组数据、分子生物学与生物化学的手段揭示细胞壁形成的调控网络,阐明细胞骨架调控纤维素沉积的基础。
在组织水平上,利用细胞生物学、功能基因组学等手段研究木质部细胞分化的遗
传调控机理。
在群体水平上,组合利用基于自然群体的联合遗传学及基于家系的QTL作图技术检测控制木材品质性状QTL的效应,分析重要基因的功能,解析基因内具有育种应用价值的功能SNP标记位点。
在物种水平上,利用比较基因组、生物信息学与系统生物学等手段,研究物种间木材与材性形成基因的共性与特性。
最终阐明木材形成和木材品质性状遗传控制的机制,为木材材性定向分子设计与改良奠定理论和技术基础。
主要研究路线如下图:
四、年度计划。