文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 柳枝稷的生物学研究现状及其生物能源转化前景

柳枝稷的生物学研究现状及其生物能源转化前景

收稿日期:2007-03-04

作者简介:吴斌,男(1983-)硕士生。E -mail:wba020827@http://www.wendangku.net/doc/75fc17d4360cba1aa811da8a.html 基金项目:国家自然科学基金:30571031,30521004;湖北省自然科学基金(2005ABA097)。

3通讯作者:E -mail:ljli@whu .edu .cn

柳枝稷的生物学研究现状及其生物能源转化前景

吴 斌, 胡 勇, 马 璐, 李立家

3

(武汉大学生命科学学院植物发育生物学教育部重点实验室武汉430072)

摘要:柳枝稷(Panicum virgatum ,L.)是起源于北美的一种热带草原高秆草,具有优良的草料特性和水土保持功能。因其有很大的能源利用前景,而目前全球能源紧缺,因此全世界范围内已有许多国家把研究柳枝稷转化生物能源这一利国利民的项目提到议事日程,展开了全方位的研究。这篇论文综述了柳枝稷的生物学研究现状以及其生物能源转化前景。

关键词:柳枝稷;生物学特性;生物能源;转化中图分类号:Q943

文献标识码:A

文章编号:1006-8376(2007)02-0008-03

随着经济的发展,人类对石油天然气等能源的需求越来越大。近年来国际石油价格直线上涨,促

使发达国家加快了对替代能源的研究[1]

。石油进口量和进口依存度的迅速攀升给我国石油安全带来了日益严重的影响;我国的石油安全问题也引起了一些国家的顾虑。利用生物能源作物生产燃料是一个开创性的理念,国际上对此已进行了十几年的研究,并筛选出了一系列的优势作物,比如木本植物杂交白杨,柳树和枫树。但草本植物柳枝稷的优势尤为突出,下面我们将从生物学特性,市场转化前景等方面加以讨论。

1 柳枝稷的生物学基础研究

柳枝稷(Panicum virga tum ,L.)是北美本土热

带草原高秆草,它有优良的草料特性和水土保持功

能[2]

。虽然草原高秆草对水分有严格的要求,但柳枝稷却广泛的分布于北美大陆。柳枝稷有极好的耐受性,从干旱的草原到盐碱地,甚至在开阔的森林都可以生长。作为一种引进物种,柳枝稷分布于我国的华北低山丘陵区和黄土高原的中南部。至今发现了两种生态型,在其分布的南部主要是粗杆的低地生态型,这种柳枝稷适应于温暖潮湿的生活环境。另一种细杆高地生态型主要分布在美国中部和北部地区。柳枝稷的生态多样性可以归结为三种主要特性:(1)与开放授粉生殖方式相关联的遗传多样性;(2)快速生长的深根体系;(3)高效的生理代谢系统。

对柳枝稷细胞成分的分析显示,其细胞壁成分主要是纤维素,半纤维素以及木质素,其整株植株的淀粉和蛋白质含量分别高于玉米和大豆。柳枝稷与玉米相似为C4植物,它以不同合成途径高效的进行固碳作用。一般来讲,消耗同等单位计量的水份,C4植物如青草比C3植物如树木,阔叶农作物能多

生产30%的物质。并且能更好的适应干旱的环境。1.1 田间试验

深根系统的维持是高产的关键。对单次收割系统和双次收割系统的进一步研究显示,在适合时机进行单次收割是丰产的关键。单次收割系统和双次收割系统在经过五年的收割周期后,基本呈现出相同的生物统计量,并且双次收割系统中第一次收割时机的选择至关重要

[3]

。另外,晚期收割的柳枝稷

含有的灰烬成分少。这说明衰老的植物在生长晚期氮,钾,磷和碳水化合物储量是逐渐减少的。含灰量的降低相应的减少了钾这种造渣物质的生成,解决了锅炉在燃烧后残留大量灰烬的难题。

获得稳定的柳枝稷植株体系是扩大柳枝稷生产和进行深入研究的先决条件。柳枝稷是一种光敏感的作物,其对播种深度有严格的要求。另外,植株系建立时期使用除草剂有利于排除杂草的影响。由于柳枝稷分配了很多能量到其根部体系,故在第一年并不能丰收,在第二年也只能达到丰产的2/3,到第三年才能达到丰产。研究表明在早期使用杀虫剂的植株具有明显的生长优势。1.2 遗传学及生理学的基础研究1.2.1遗传学研究

通过分析柳枝稷的分子生物学特性,利用随机多态性扩增DNA 标记(Random ly Amp lified Poly mor 2phic DNA,RAP D )发展出了柳枝稷分子指纹技术。

氨基酸和生物资源 2007,29(2):8~10

Am ino Acids &B iotic R esources