海洋一所在木质素合成分子调节研究上取得重要进展
我所生态中心博士王能飞与中国科学院青岛生物能源与过程研究所付春祥团队合作,在木质素合成的分子调节上取得重要进展,研究成果于2018年10月24日在线发表于植物学和生物工程与应用微生物领域的TOP期刊Plant Biotechnology Journal(IF=6.3)上。(文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13019)
青能所博士吴振映和海洋一所博士王能飞为该论文的共同第一编辑。我所生态中心博士王能飞长期从事利用低温纤维素酶降解植物细胞壁中的多糖生产纤维素乙醇的研究,近期与付春祥团队密切合作通过建立生物质能源和牧草饲料双用作物——柳枝稷的高效多基因遗传转化体系,对控制S型木质素合成的两个关键酶——阿魏酸-5-羟基化酶(F5H)和咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)基因进行了分子调控,发现上述两个酶基因之间存在显著的协同调控效应,进而通过分子设计最终获得了具有不同木质素结构的柳枝稷种质新资源,可用于今后高抗逆高细胞壁品质的优良牧草和能源草培育。
由于S型木质素主要存在于硬木和草本植物细胞壁中,与生物乙醇的产量密切相关,因此控制植物中S型木质素的含量能够有效减少纤维素酶的用量并提高其对纤维素成分的降解效率。研究成果不仅能够帮助育种家通过分子设计合理地培育出低成本高细胞壁品质的能源植物新品种,并且有望在植株抗倒伏、饲用植物、造纸植物的育种上得到广泛的应用,同时为能源植物的纤维素乙醇生产的成本降低提供了可能。
相关论文发表与专利技术:
1. Wu Z, Wang N, Hisano H, Cao Y, Wu F, Liu W, Bao Y, Wang ZY, Fu C(通讯编辑). Simultaneous regulation of F5H in COMT-RNAi transgenic switchgrass alters effects of COMT suppression on syringyl lignin biosynthesis. Plant Biotechnol J. 2018 Sep 29. doi: 10.1111/pbi.13019.
2.Nengfei Wang, Jiaye Zang, Kaili Ming, Yu Liu, Zuohao Wu, Hui Ding. Production of cold-adapted cellulase by Verticillium sp. isolated from Antarctic soils. Electronic Journal of Biotechnology. DOI: 10.2225/vol16-issue4-fulltext-12.(2013)
3. 王能飞等,一种以碱蓬为原料制备生物乙醇的方法(201210540604.6),中国
图:协同调控COMT和F5H对柳枝稷生物性状的影响
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