热林所对乙烯诱导心材形成的作用机理研究取得新进展

图1：乙烯诱导的心材区域侧面（A-D）和横截面（E-H）形态的年际变化

图2：乙烯诱导形成心材区域的形态和化学动态示意图

图3：关于心材形成的全新假说示意图

珍贵树种心材具有较高的经济与文化价值，但自然形成缓慢，心材形成机理与人工诱导技术研究具有重要的科学价值和应用前景。乙烯是诱导树木心材形成的重要因子，但其长期效应及潜在机制尚不明确。热林所森林培育理论与技术研究团队以降香黄檀（海南黄花梨）（Dalbergia odoriferaT. Chen）为对象，通过系统评估乙烯诱导形成的心材区域在诱导后1年、3年和5年的形态、解剖结构、代谢组学及抗菌性能等的动态变化，并与20年生天然心材进行比较，阐明了乙烯诱导心材形成作用机理。

结果表明，在乙烯诱导区域，心材树脂最初沉积于最外层，随后逐渐向内渗透，直至完全覆盖。诱导区域的颜色逐渐加深，至第5年时呈现出与天然心材相似的色泽和纹理。诱导后1年，心材提取物的得率及抗菌活性即与天然心材相当。总黄酮含量在第3年达到天然心材水平，其中9种黄酮类成分主导了颜色的形成。挥发性组分在第5年与天然心材趋于一致，而黄酮类组分仍存在较大差异，表明挥发性成分的生物合成先于黄酮类。此外，研究提出了一种心材形成的新假说：在天然心材发育过程中，某种因子（如乙烯）诱导了包含大量“微区”的过渡带形成，在这些微区内，细胞死亡和心材物质沉积从外层向内层逐步推进。这种模式在发育中的心材内部保留少量残余边材，从而有效解决了心材中存在活细胞这一理论矛盾。该研究不仅证实了乙烯诱导心材形成的长期可行性，还提出了一个挑战传统心材形成认知的开创性假说，为未来心材形成机制的研究及珍贵树种的定向培育奠定了重要基础。

相关成果以“The formation of ethylene-induced heartwood zone inDalbergia odorifera: mechanism and insights into natural heartwood development”为题，发表于林学一区期刊《Tree Physiology》。博士生胡厚臻、刘小金研究员为论文共同一作，崔之益副研究员为通讯作者。该研究得到中国林科院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（CAFYBB2023MB007）和国家自然科学基金项目（32572042）的资助。