設計植物的可崩解的細胞壁

木質素聚合物骨架

       因為極其渴望能夠更容易地將木質素進行分解，科學家們已經嘗試了各種化學招數，而現在一項新的研究報告了一個關于這一領域的關鍵性進展。木質素可保持植物處于直立狀態，但它也會使得植物難以在諸如生物燃料的生產或消化苜蓿等工業生產過程中得到分解；而苜蓿是牛的一種重要的飼料作物。提高木質素的可被消化的能力將在諸多過程中降低所需的能量輸入；在全球范圍內，對改善該過程感興趣的研究人員一直對木質素感到困惑，他們嘗試了無數的方法來生產具有較弱、更容易被消化細胞壁(內含木質素)的植物。先前的研究工作提示，木質素被組裝的自然過程，即從一個被稱作單體的單一分子池裝配成為一個較為復雜的多聚物鏈的過程可通過設計從而并入那些新的并非木質素天然所有的單體。這種方法激起了人們相當大的興趣，即將木質素主干與可能增加其降解能力的單體浸在一起。被稱作阿魏酸鹽的酶顯得尤其有前途，盡管只是在體外。

       現在，一個由Curtis Wilkerson領導的科學家團隊已經在體內用阿魏酸鹽第一次獲得了真正的成功。為了獲得在活體植物木質素內的阿魏酸鹽復合物，他們必須先確定它已被添加到了木質素的生物合成池。首先，他們發現了編碼阿魏酸鹽酶的基因。接著，他們將其在白楊樹的形成木質素的組織中進行表達。應用木質素結構分析，他們觀察到，以這種方式設計的白楊樹樣本能夠產生新的單體，將這些單體輸出到細胞壁，并最終將它們吸收進木質素的主干內。在溫室條件下，由此產生的白楊樹沒有在生長習性上顯出任何的不同，但它們的木質素卻顯示出了改善了的可被消化的能力。設計出能在組裝木質素時使用這種化合物的植物可能是一條用以生產“專門進行解構”的植物的新途徑。