遺傳學和化學方法可望破解(插座用幾平方的線)紅木鑒定難題

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基于分子遺傳學的DNA分子標記技術(shù)和基于化學的穩(wěn)定同位素分析技術(shù)是近年來逐漸發(fā)展起來的木材識別新技術(shù)。DNA分子標記技術(shù)多用于鑒定木材的“種”,而穩(wěn)定同位素分析技術(shù)可鑒定木材原產(chǎn)地,兩者的互補對木材樹種及來源的科學識別發(fā)揮了重要的技術(shù)支撐作用。

紅木鑒定技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)有的木材鑒定技術(shù)一直存在局限性。由于鑒定方法和鑒定機構(gòu)專業(yè)水平差異,可能會出現(xiàn)不同的鑒定結(jié)果。目前國內(nèi)木材檢測機構(gòu)主要有兩類:一類是由國家計量單位認證的檢測機構(gòu),如國家家具及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心;另一類是科研院所等學術(shù)研究機構(gòu),如中國林業(yè)科學研究院。兩者性質(zhì)并不相同,前者得到國家或地方相關(guān)質(zhì)檢管理部門的授權(quán),后者則是學術(shù)機構(gòu)出具的學術(shù)報告。木材標本量的規(guī)模和鑒定專家的經(jīng)驗決定了鑒定結(jié)果的權(quán)威性和準確性。中國林業(yè)科學研究院等機構(gòu)主要依托長期的學術(shù)研究和木材標本積累,開展木材識別工作。目前對紅木的識別,一般采用基于木材解剖學的傳統(tǒng)鑒定方法,即宏觀特征結(jié)合微觀特征的識別方法,將樣本與國標《紅木》規(guī)定的必備條件及其相應(yīng)的木材標本進行綜合比對分析。

中國林科院木材工業(yè)研究員、中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會紅木分會秘書長 殷亞方殷亞方
中國林科院木材工業(yè)研究員、中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會紅木分會秘書長殷亞方

DNA分子標記技術(shù)可鑒別紅木樹種

利用遺傳學的方法鑒定木材的“種”在國際上已成為一種新的趨勢。從分子遺傳學角度來看,物種表現(xiàn)型(形態(tài)、微觀解剖等)的差異歸根到底應(yīng)追溯到基因型的差異,即在DNA序列上的差異。因此,對基因組序列差異的比較研究無疑為木材分類和鑒定提供了最本質(zhì)的依據(jù)。目前,國內(nèi)DNA分子標記技術(shù)應(yīng)用于活體樹木鑒定的技術(shù)已經(jīng)成熟。從新鮮的樹木葉片或木材組織中可以獲取較高質(zhì)量的DNA。然而,從經(jīng)過長期存儲的木材以及成品家具木材中卻難以提取高質(zhì)量的DNA。因為這些木材樣本,經(jīng)過長期存儲、高溫干燥或機械加工等一系列處理后,木材組織中的DNA會發(fā)生嚴重降解。但通過不同的DNA提取技術(shù),可以突破從干燥處理的木材組織中高效提取DNA的技術(shù)瓶頸。目前,我們的木材DNA識別新技術(shù)實驗室已初步建立,并針對高溫干燥及長期存儲的白木香(俗稱沉香)木材,重點研究高溫和存儲時間對木材DNA提取的影響,證明了DNA條形碼技術(shù)在“種”水平上識別白木香干燥木材的可行性。研究表明從高溫干燥和長期存儲的木材標本中提取的DNA,通過DNA條形碼分析技術(shù),借助遺傳差異和系統(tǒng)計劃分析法,進行葉綠體rbcL、matK和trnL-trnF以及細胞核ITS1等DNA條形碼比對,并采用trnL-trnF和ITS1序列,可成功實現(xiàn)白木香木材“種”的識別。


木材組織中DNA的提取

從科學理論上分析,通過DNA條形碼技術(shù),完全可以解決各種珍貴木材“種”的識別。但由于技術(shù)的復(fù)雜性、樣本采集的科學性以及操作標準化等多方面原因,目前還僅有包括白木香、胡楊、部分黃檀屬木材在內(nèi)的少數(shù)樹種通過該項技術(shù)識別到“種”。從木材(特別是高溫干燥和長期存儲的心材)中提取DNA的技術(shù),還需要通過更多的研究實踐來提高。

穩(wěn)定同位素分析技術(shù)可鑒別紅木原產(chǎn)地

穩(wěn)定同位素分析技術(shù),是分析在已知木材中的某些元素的穩(wěn)定同位素,如碳、氧、氫、氮、硫等的穩(wěn)定同位素比率。這種比率在不同地理區(qū)域是穩(wěn)定的。因此,可據(jù)此推斷木材的原產(chǎn)地。通過穩(wěn)定同位素的天然變異可以跟蹤木材的產(chǎn)地,特別是D/H(氘/氚)和18O/16O的比率。在全球水系統(tǒng)中,每個地域均有其土壤和地下水特有的同位素組成,且與D/H和18O/16O的同位素比率密切相關(guān)。


不同干燥條件下白木香木材中葉綠體rbcL條形碼的成功擴增

因此,從技術(shù)層面來看,可通過分析木材中的穩(wěn)定同位素來判斷其樹木的生長地域。目前,穩(wěn)定同位素分析技術(shù)已取得新突破,研究結(jié)果表明,木材中的D/H比率,可用于跟蹤木材產(chǎn)地,而同時利用D/H和18O/16O的比率,跟蹤木材原產(chǎn)地更加準確。另外,開發(fā)利用N或S等其他元素的新技術(shù)也取得較大進步,同樣可用于識別木材產(chǎn)地。該技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是從木材原產(chǎn)地選取標準樣品,并構(gòu)建全球穩(wěn)定同位素信息數(shù)據(jù)庫。

總結(jié):

目前,我們團隊正在積極開展與我國CITES管理機構(gòu)以及美國、德國、巴西等國際科研機構(gòu)的技術(shù)合作,積極收集世界各地紅木樹種樣本并進行相應(yīng)分析,希望建立包括紅木在內(nèi)的主要貿(mào)易木材的信息數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上,通過將得到的DNA信息和穩(wěn)定同位素信息相結(jié)合,來判定木材的樹種和來源。相信隨著數(shù)據(jù)庫構(gòu)建工作的不斷推進,將克服傳統(tǒng)紅木鑒定方法的局限,規(guī)范紅木市場,對打擊木材資源非法采伐和非法貿(mào)易行為將產(chǎn)生重要作用。(來源:第二十二期《品牌紅木》雜志? 殷亞方∕文? 陳建華∕編輯)