本书首次详细、全面、系统地介绍了我国特有天然芳香植物——山苍子育种及其重要性状形成的分子机制与研究进展。本书分为12章，包括樟科木姜子属芳香植物资源介绍，山苍子遗传多样性和种质资源收集、遗传改良、育苗技术、栽培技术研究进展，以及山苍子基因组图谱构建与樟科植物进化、花发育机制、性别分化机制、精油合成分子机制、遗传转化体系构建等内容。 本书内容丰富、资料翔实，适合林业科技工作者、植物学和林学等相关专业的本科生及研究生阅读与参考。

第1章绪论
　　天然香料植物，因含有丰富的药用成分、香气成分、天然色素、抗氧化物质、抗菌物质、抗癌物质等，被广泛应用于美容日化产品、医疗保健、食品、饲料、杀虫抗菌、园林绿化等领域中。随着人们安全健康、生态环保意识的增强，以及对美好生活的强烈向往，天然香料植物及其加工品必将拥有更加巨大的开发潜力与广阔的应用前景。
　　1.1我国主要天然香料植物
　　天然香料植物，是指含挥发油或难挥发树胶的一类植物，是工业上提取芳香油的主要原料（杨敏等，2013）。香料植物包括狭义与广义两个层面：前者通常指花能释放出芳香气味的一类植物，即人们常称的香花植物，如玫瑰花、茉莉花、百合花、桂花等；后者是指植物体的全体或部分器官可释放香气物质的一类植物。香料植物所产生的香气可使人身心愉悦，且具有极大的药用价值，同时有美容保健、抑菌灭菌等功效。据统计，全球已发现的香料植物约有3600种，得到有效开发利用的有400余种，其中开发利用较充分的仅有200～300种。天然香料植物的原产地主要分布在地中海沿岸的欧洲诸国，在东亚、中亚、南美等地区也多有分布。亚洲、非洲和拉丁美洲等的发展中国家是天然香料植物的主要种植基地（倪细炉等，2011）。中国是世界上天然香料植物资源*为丰富的国家之一，有60多科400多种香料植物，其中规模化生产的天然香料植物品种已达120多种，主要集中在木兰科、蔷薇科、菊科、木犀科、芸香科、百合科、唇形科、豆科、松科、樟科等。
　　人类对天然香料植物的利用有着悠久的历史。早在有历史记录前，人们就已经开始从天然香料植物中获取香料。在遥远的古文明时期，人们已开始使用葛缕子和芝麻；公元前3000～前2500年，古埃及人使用香料对尸体进行防腐处理，并把洋葱和大蒜作为奴隶们的主食。我国对辛香料的应用也有着悠久的历史，公元前3000～前2500年，肉桂已被广泛应用；在公元前3世纪的汉朝，丁香被用来增加香味和减轻牙疼；据明周嘉胄《香乘》记述：“昔所未有，今皆有焉。然香一也，或生于草，或出于木，或花，或实，或节，或叶，或皮，或液，或又假人力煎和而成；有供焚者，有可佩者，又有充入药者”。我国的天然香料植物资源十分丰富，明朝李时珍所著《本草纲目》中已有专辑《芳香篇》，记载各种香料植物三大类共218种。在《神农本草经》中，也载有桂皮、生姜、甘草、花椒和当归等辛香料植物（李春艳和冯爱国，2014）。
　　1.1.1我国天然香料植物分布
　　我国天然香料植物资源分布有以下特点。
　　一是分布范围广，遍及全国。根据我国的植被与土壤类型、气候特点、天然香料植物的自然地理分布和人工栽培区域，可将我国天然香料植物划分为西南区、华南区、华东区、华中区、华北区、东北区、青藏区和蒙新区8个植物地理区系。西南区（包括四川、云南北部、贵州大部分地区），地形复杂、气候独*且水资源丰富，天然香料植物种类繁多，尤其以云南为*；华南区（包含台湾、福建南部、海南、广东、广西和云南南部），气候温润，雨水充足，天然香料植物分布较为集中；华东区（包括江苏、江西、浙江、安徽、福建东南沿海），气候温和湿润，天然香料植物资源丰富；华中区（包括河南、湖北和湖南），雨水充足，天然香料植物十分丰富，很多植物精油品质闻名全国甚至蜚声海外；华北区（北临蒙新区与东北区，南抵秦岭、淮河，西起甘肃，东临黄海和渤海），气候四季分明，主要分布有唇形科、蔷薇科和菊科植物等；东北区（包括东北三省及内蒙古东五盟市），气候湿冷，香料植物的种类不多，大概近百种，但是蕴藏量较丰富；青藏区（包括西藏、四川西部和青海），气候寒冷干燥，谷底气候较暖和，天然香料植物种类和数量较少；蒙新区（包括新疆、内蒙古的鄂尔多斯高原与阿拉善和宁夏部分地区），气候相对恶劣，干旱缺水，昼夜温差大，香料植物分布也相对较少，但有些地方的香料植物引种和驯化比较出名，如新疆的薰衣草、迷迭香等。
　　二是分布相对集中。我国天然香料植物主要集中分布在长江、淮河以南地区，其中以西南区和华南区*为丰富，其次为华东区、华中区和华北区。青藏区和蒙新区的天然香料植物比较贫乏。
　　1.1.2我国天然香料植物分类
　　我国天然香料植物有不同的分类。
　　根据释放香味器官的不同可分为：①香花类，指花器官能产生香味的植物，其中大部分为栽培类花卉植物，这类植物香气浓郁，香味物质分子通常不需要外力作用就能自然释放出来并扩散传播，是芳香植物的主体类型，包括了众多的木本与草本类植物，如玫瑰、桂花、兰花、百合、水仙等；②香叶类，这类植物的叶片大多具有透明的油腺点，晶莹透彻，叶细胞内含有许多挥发性油，若将叶片揉碎，淡淡的清香就会释放出来，香樟、藿香及芸香科的许多植物属于此类;③香果类，是指果实能产生并释放香味的一类植物，香果类植物的果实大多有鲜艳的外表，果皮具有较明显凸起的油腺点，如柑橘、柠檬等，许多都属于可食用的水果；④通体芳香类，花、叶、果、茎、枝、根等器官均能释放出香味，但种类较少；⑤其他类，有些植物可以从根、枝或茎秆散发出芳香的气味，如香椿、叉子圆柏等。
　　按植物用途可分为：①精油植物，为*主要的一类天然香料植物，如玫瑰、牡丹、薰衣草、迷迭香、桂花等；②药用植物，包括挥发性的精油成分和不挥发性的生物碱、单宁、类黄酮等成分，具有某些特殊的药用功效，如薄荷、藿香、罗勒、龙脑樟、紫苏、山苍子等；③工业用植物，因含有芳樟醇、桉叶醇、柠檬醛等成分，被广泛用于工业加工原料，如香樟、马尾松、湿地松、红松、蓝桉等；④食用植物，此类天然香料植物含有大量的营养元素及一些微量元素和维生素，可以用作食用，或由于具有香味功能，还可加工成各种调味料，如柚子、柠檬、花椒、八角、烟草、小茴香、芫荽等；⑤染料植物，因这类天然香料植物含有丰富的天然色素，可做天然染料，尤其适用于食品着色，如梔子、茜草、蓼蓝、姜黄、紫草等；⑥观赏植物，如兰花、水仙、杜鹃、百合等（刘洋等，2013）。
　　1.1.3天然香料植物的利用价值
　　由于天然香料有着合成香料无法替代的、独*的香韵，含有尚未阐明的、在香气上有着特殊贡献的微量成分，以及大多不存在毒副作用等原因，因此天然香料畅销不衰。目前在法国、美国、日本等发达国家，天然香料正以势不可挡的趋势在各个领域全面取代人工合成香料。此外，天然香料除了含有许多药用成分和香气成分以外，还含有抗氧化物质、抗菌物质及天然色素等成分，这意味着其不仅可以取代化学合成香料，还意味着现在被广泛利用的许多人工合成抗氧化物质、抗菌物质和化学染料都会在不久的将来被天然香料所取代。
　　天然香料植物应用价值非常高，几乎全身是宝。其应用价值大致可分为以下几种。
　　（1）提取精油、香料。天然香料植物在进行光合作用的过程中，其细胞会分泌出能散发芳香气味的分子，这些分子会聚集成“香囊”，散布在植物的根、茎、叶、花、果实中，它由多种有机物质组成，主要成分包含醇类、酚类、醛类、酮类、萜烯类、醚类、半萜烯类和烷烃类等物质，可分离提纯高浓度单离香料，以单离香料为原料，可合成得到半合成香料。天然香料有着工业合成香料无法替代的、独*的香韵，而且对身体无害，因此广泛应用于日用化妆品工业、食品工业等行业。
　　（2）药用。天然香料植物入药有着悠久的历史，战国时期屈原的《离骚》、汉代的《神农本草经》、明朝李时珍所著的《本草纲目 芳香篇》均记载了天然香料植物的药用价值及治疗方法；古埃及人将从天然香料植物中提炼的香精油用作浴后按摩，以保健身心。由于很多天然香料植物含有药用成分，同时含有抗菌、抗癌物质及大量营养成分和微量元素，有些天然香料植物所含营养成分中人体必需微量元素的含量甚至高于某些农作物和蔬菜，因此天然香料植物可直接入药，或加工为中成药，具有抗氧化、降血脂、抑制癌细胞扩散、增强胰岛素活性、抗炎镇痛等药效，还可缓解焦虑，改善记忆力和认知力下降等症状，具有增进身心健康等功能（曾斌等，2015）。
　　（3）食用。天然香料植物含有的精油成分与芳香物质能增加菜肴的色、香、味，可促进食欲，因此很多芳香植物能直接作为食材，或作为调味增香剂广泛应用于食品、香烟等产品的增香。同时，芳香植物中还含有丰富的抗氧化、抗菌物质及天然色素，可以加工成食品行业中所用的抗氧化剂、防腐剂和抑菌剂及食用色素等，保障食品安全。
　　（4）园林观赏。许多天然香料植物树形优美、花色迷人，且可吸附灰尘，有污染防治、净化空气、保护环境的功效。根据天然香料植物的特点及现代园林的发展趋势，天然香料植物在园林绿化中的应用将越来越多，如建造芳香植物专类园、植物保健绿地、“夜花园”等。香化是园林建设的*高追求，天然香料植物应用于园林景观中，不但可以为人们营造一个芳香的大环境，还可以利用其释放的挥发性物质对其他植物、微生物和昆虫产生直接和间接的影响，维系园林环境中生物多样性与生态平衡，发挥各种生态环境效应。
　　（5）驱虫防病功效。许多天然香料植物具有抗菌、杀虫的功效，因此能起到驱避蚊虫、防治经济作物病害的作用，且对人体无毒，规避了传统化学农药对环境和人类造成的危害，因此被广泛用于开发天然杀虫抗菌剂。
　　（6）饲料。天然香料植物不仅能作为人类食品的添加剂，也能作为动物饲料的高档添加剂。它能取代化学合成的饲料添加剂、激素和抗生素，且无毒、无害、无残留，有利于提高相关食品的安全；同时还能抑菌防病、调节畜禽机体、改善肉质。
　　1.2樟科芳香植物资源
　　1.2.1樟科简介
　　樟科（Lauraceae）是被子植物木兰亚纲（Magnoliidae）的重要类群，科内植物一般为常绿或落叶植物，大多为乔木或灌木，仅有无根藤属（Cassytha）为缠绕性寄生草本。树皮和枝叶通常芳香。全世界约有45属2000～2500种，占木兰类植物种类的1/3，广泛分布于热带及亚热带地区。我国约有25属445种，大多数种集中分布在长江流域及其以南的地区，以云南、江西、四川、贵州、广西、广东等省份*为丰富，少数落叶种分布偏北。樟科植物是热带至亚热带常绿阔叶林中的主导类群，也是山地森林的重要组成部分，具有举足轻重的森林生态价值。
　　1.2.2樟科植物的用途
　　樟科植物是重要的香料植物，也是良好的材用和药用植物，在园林绿化中也广泛应用，在经济社会发展中具有重要地位。早在1937年，著名植物学家陈嵘教授在其所著《中国树木分类学》中，就明确指出：“如樟树、楠木、肉桂等利用上之价值极大。欧美人士每谓中国植物界之富源重在樟科，良有以也。”
　　樟科植物的木材优良，自古以来就广受欢迎。江南四大名木“樟”“楠”“梓”“稠”，樟科植物独占其二。樟属（Cinnamomum）和楠属（Phoebe）的许多种类，木材致密耐腐，纹理细腻，抗虫蛀，不易折断，也不易产生裂纹，具有持久的清香，是上等的雕刻、家具和建筑用材。金丝楠木被誉为“帝王之木”，价格昂贵，在我国古代专用于皇家宫殿建造和家具制造，历代封建帝王的龙椅宝座都选用优质楠木制作，现北京故宫及其他许多著名古建筑多为楠木构筑。
　　樟科植物具有重要的医药、化工及食用价值。月桂（Laurus nobilis））的叶可做调味香料，乌药、肉桂、川桂、锡兰肉桂等是著名的药用植物。樟属和木姜子属（Litsea）植物提取的芳香油中，大多数成分存在生物活性，具有抑菌消炎、镇痛止痒等药用功效。此外，这些芳香油成分还以添加剂或调味料的形式用于食品加工，或者通过调配成香精添加到化妆品、护肤品等日化产品中。樟科植物精油还可用于芳香疗法，具有美容、健体、治疗亚健康等功效。鳄梨（Perseo americana）是广泛栽培的世界著名的热带水果，含有多种维生素、脂肪和蛋白质，营养价值极高；樟树籽油富含中链脂肪酸，癸酸和月桂酸含量超过70%，是极具价值的医药和功能性油脂原料。
　　此外，樟科植物的不少树种树冠优美、枝叶繁茂、四季常青、散发自然芳香，同时具有降噪、滞尘、抗风、驱虫、净化空气等诸多生态功能，广泛用于庭院观赏及园林绿化，近年来被广泛用于城市

目录
前言
第1章　绪论　1
1.1　我国主要天然香料植物　1
1.1.1　我国天然香料植物分布　2
1.1.2　我国天然香料植物分类　2
1.1.3　天然香料植物的利用价值　3
1.2　樟科芳香植物资源　4
1.2.1　樟科简介　4
1.2.2　樟科植物的用途　5
1.2.3　樟科芳香资源简介　5
1.2.4　樟科芳香植物资源育种、栽培研究　6
参考文献　7
第2章　樟科木姜子属芳香植物资源　8
2.1　木姜子属芳香植物资源概述　8
2.1.1　樟科木姜子属植物形态及系统学研究概况　8
2.1.2　木姜子属植物分子系统学　9
2.1.3　木姜子属落叶组植物的功能及应用　9
2.1.4　木姜子属落叶组植物挥发性芳香精油化学成分　10
2.2　木姜子属落叶组植物形态鉴定　11
2.3　木姜子属芳香植物类群系统生物学分类　19
2.3.1　测序数据质量评估　21
2.3.2　测序结果与参考基因组比对分析　22
2.3.3　木姜子属落叶组植物系统发育分析　23
2.4　木姜子属落叶组植物化学成分分析　26
2.4.1　木姜子属落叶组植物叶片化学成分检测与鉴定　27
2.4.2　木姜子属落叶组植物叶片挥发油化学指纹分析　44
2.4.3　三种木姜子属植物精油化学成分分析　45
参考文献　49
第3章　山苍子遗传多样性研究及种质资源收集　51
3.1　山苍子简介　51
3.1.1　山苍子生物学特性　51
3.1.2　山苍子的分布　52
3.1.3　山苍子的用途　52
3.2　山苍子天然居群叶片和种实性状表型多样性　55
3.2.1　山苍子天然居群间和居群内叶片及种实性状的形态学特征　55
3.2.2　山苍子居群内叶片性状和种实性状的变异分析　57
3.2.3　山苍子居群间叶片性状和种实性状的表型分化　58
3.2.4　山苍子叶片和种实表型性状与采样点地理气候因子的相关性分析　58
3.2.5　不同地理居群山苍子叶片和种实表型性状的聚类分析　59
3.3　山苍子天然群体果实含油率和柠檬醛含量差异的研究　61
3.3.1　山苍子不同群体含油率和柠檬醛含量分析　61
3.3.2　山苍子果实含油率和柠檬醛含量与原产地地理生态因子的相关性分析　62
3.3.3　山苍子含油率和柠檬醛含量的系统聚类分析　63
3.4　山苍子天然群体精油成分分析　64
3.5　山苍子种质资源收集　67
参考文献　68
第4章　山苍子精油抑菌活性　69
4.1　山苍子精油抑菌活性评价　69
4.1.1　山苍子精油抑制细菌活性　69
4.1.2　山苍子精油抑制真菌活性　71
4.2　几种山苍子精油抑菌活性评价　72
4.3　山苍子精油主要成分与抑菌效果相关性分析　74
参考文献　75
第5章　山苍子遗传育种研究　76
5.1　山苍子家系物候期观察　76
5.1.1　山苍子家系萌芽和展叶物候期观察　76
5.1.2　山苍子家系开花物候期观察　79
5.1.3　山苍子家系结实物候期观察　82
5.2　山苍子家系苗期生长性状遗传变异分析　84
5.2.1　山苍子苗高和地径生长节律　84
5.2.2　山苍子苗期生长性状遗传变异分析　85
5.2.3　山苍子苗期生长性状聚类分析　85
5.3　山苍子幼林期生长性状遗传变异分析　86
5.3.1　生长性状方差分析　86
5.3.2　生长性状变异参数估算　87
5.3.3　AMMI模型和线性回归模型比较　88
5.3.4　试验点鉴别力分析　89
5.4　山苍子不同家系果实产量和含油率遗传变异分析　89
5.4.1　山苍子林分和环境因子与其经济指标的关联特征　89
5.4.2　山苍子经济性状多重比较　92
5.4.3　生长性状和经济性状相关性分析　93
5.4.4　优良家系选　94
参考文献　96
第6章　山苍子育苗技术　97
6.1　实生苗培育技术　97
6.1.1　种子准备　97
6.1.2　育苗　97
6.1.3　质量分级　98
6.1.4　苗木出圃　99
6.2　采穗贿建技术　99
6.2.1　采穗圃营建分类　99
6.2.2　圃地选择与规划　99
6.2.3　品种选择　99
6.2.4　采穗圃营建　99
6.2.5　经营管理技术　100
6.3　嫁接技术　100
6.3.1　砧木选择　100
6.3.2　接穗采集　101
6.3.3　接穗贮藏　101
6.3.4　嫁接时间和方法　101
6.3.5　嫁接苗管理　101
6.4　扦插技术　101
6.4.1　苗床准备　101
6.4.2　插穗的选　102
6.4.3　介质材料　102
6.4.4　生根处理　102
6.4.5　扦插方式　102
6.4.6　扦插后管理　102
参考文献　102
第7章　山苍子栽培技术　103
7.1　山苍子立地类型划分　103
7.1.1　影响山苍子生长的立地主导因子　103
7.1.2　立地类型划分　105
7.2　山苍子立地质量评价　107
7.2.1　山苍子立地质量评价指标选择　107
7.2.2　基于数量理论山苍子立地质量评价　107
7.2.3　基于土壤理化性质山苍子立地质量评价　113
7.3　山苍子造林技术　116
7.3.1　造林技术　116
7.3.2　抚育管理　117
7.3.3　更新复壮　117
7.3.4　果实采收　118
7.4　主要病虫害防治　118
参考文献　118
第8章　山苍子基因组图谱构建及进化　120
8.1　基因组图谱　120
8.1.1　樟科植物基因组研究概况　120
8.1.2　山苍子基因组的测序和组装　121
8.1.3　基因组注　123
8.2　山苍子进化　125
8.2.1　基因家族进化分析　125
8.2.2　木兰类单子叶植物和双子叶植物的系统发育关系　127
8.2.3　全基因组复制事件分析　129
8.2.4　山苍子基因组为揭示樟科起源和遗传改良提供了新视角　130
参考文献　132
第9章　山苍子花发育机制　134
9.1　山苍子花发育的形态特征　134
9.1.1　山苍子花芽分化　134
9.1.2　山苍子花器官形态发育　136
9.1.3　山苍子小孢子发生和雄配子体发育　136
9.1.4　山苍子大孢子发生和雌配子体发育　139
9.2　山苍子花发育的生理特性　140
9.2.1　花发育相关的生理因子　140
9.2.2　山苍子花发育的生理特征　143
9.3　山苍子花发育的分子基础　155
9.3.1　山苍子花芽不同分化时期差异表达基因的功能分析　156
9.3.2　山苍子花芽不同分化时期差异表达基因分析　158
9.3.3　山苍子花芽不同分化时期差异表达基因的GO富集分析　159
参考文献　160
第10章　山苍子性别分化机制　162
10.1　山苍子性别分化的形态特征　162
10.1.1　山苍子雌、雄花形态结构　162
10.1.2　山苍子雌、雄花中退化器官形态结构特征　163
10.2　水分及氮素利用效率性别特异性动态　164
10.2.1　山苍子雌、雄植株叶片^13C值和d15N值比较　164
10.2.2　山苍子雌、雄植株叶片碳含量、氮含量及碳氮比比较　165
10.2.3　山苍子雌、雄植株叶片J13C与氮含量相关性分析　165
10.2.4　山苍子雌、雄植株叶片水分利用效率与氮素利用效率相关性分析　165
10.3　激素水平性别特异性规律　167
10.3.1　山苍子花退化过程中1-氨基环丙烷羧酸、茉莉酸甲酯和水杨酸甲酯的变化规律　168
10.3.2　山苍子花退化过程中吲咮乙酸、茉莉酸、水杨酸、赤霉素和反式玉米素核苷检测　170
10.4　山苍子雌花中退化雄蕊发育过程中基因表达规律及相关基因挖掘　173
10.4.1　转录组测序组装结果分析　173
10.4.2　基因功能的注释和分类　174
10.4.3　差异表达基因的鉴定与富集分析　175
10.4.4　山苍子退化雄蕊发育候选基因筛选　177
10.4.5　山苍子水杨酸合成信号转导途径基因筛选　177
10.4.6　山苍子SA途径中LcTGA9和LcTGAW表达模式　180
10.5　樟科植物的性别差异基因筛选　182
10.5.1　樟科物种花的结构特征　184
10.5.2　TGA9和TGA10同源基因表达分析　184
10.6　LcTGA10基因抑制雄蕊的发育形成　187
10.6.1　山苍子LcTGA9和LcTGA10基因同源比较分析和预测　187
10.6.2　山苍子LcTGA10亚细胞定位　188
10.6.3　拟南芥tga9和tga10突变体鉴定和表型观测　189
10.6.4　LcTGA9和LcTGA10过表达拟南芥鉴定和表型　190
10.6.5　拟南芥SA信号转导关键基因定量结果分析　194
10.7　山苍子性别鉴定的分子标记　195
10.7.1　山苍子性别相关的SRAP标记　195
10.7.2　山苍子性别相关的SCAR标记　196
参考文献　199
第11章　山苍子精油合成分子机制　200
11.1　山苍子果实发育过程　200
11.2　山苍子果皮发育过程中精油含量变化　201
11.3　山苍子精油生物合成通路　202
11.3.1　MVA和MEP途径基因的全基因组鉴定　203
11.3.2　山苍子IPS基因家族鉴定和进化分析　204
11.3.3　山苍子TPS基因家族鉴定和进化分析　206
11.3.4　山苍子萜类合成途径　209
11.3.5　萜类合成途径基因的染色体分布和基因簇分析　209
11.4　山苍子精油生物合成相关酶和基因　211
11.4.1　羟甲基戌二酰CoA合酶　211
11.4.2　香叶基焦磷酸合酶小亚基LcuGPPS.SSUl　221
11.4.3　单萜合酶 LcuTPS　226
参考文献　230
第12章　山苍子再生体系和遗传转化体系　233
12.1　山苍子再生体系建立　233
12.1.1　不同外植体愈伤组织的诱导　233
12.1.2　愈伤组织不定芽的诱导　234
12.1.3　不定芽生根培养　236
12.1.4　不定芽再生的组织学观察　236
12.2　山苍子再生体系的优化　238
12.2.1　培养基的配制及实验方法　238
12.2.2　山苍子再生体系中外源激素的优化　239
12.3　山苍子遗传转化体系的建立及优化　242
12.3.1　培养基的配制及实验方法　242
12.3.2　潮霉素对愈伤组织诱导、生长及分化的影响　243
12.3.3　头孢霉素对愈伤组织生长的影响　244
12.3.4　农杆菌介导的遗传转化步骤　244
12.4　山苍子原生质体瞬时转化