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阔叶林树种是林木等可再生生物质的重要来源，其中，降低由葡糖醛酸木聚糖（GX）引起的顽固性（recalcitrance）是林木遗传改良的目标之一。近日，来自瑞典农业大学的研究人员通过在杂交杨树(Populus tremula L. × tremuloides Michx.)中转化来自微生物构巢曲霉的木聚糖内切酶基因，成功修饰了细胞壁上的GX组分，相关研究成果发表在国际知名学术期刊Plant Biotechnology Journal上。

研究人员首先使用35S启动子和木材特异的WP启动子，在杨树中驱动构巢曲霉来源的GH10，GH11木聚糖内切酶基因，实现了转基因杨树木质部加速向韧皮部转变的目标（图1）。

图1、过表达GH10和GH11改变了杨树的株型外观和木质部构造

详细的切割实验和SilviScan分析显示，过表达株系中的湿木质部区域加大，木质部细胞命运和细胞扩张受到木聚糖内切酶的调控，也使得其更容易被切割（图2）。进一步，研究人员测定了转基因系和对照木质部中各种糖组分的含量，确认木聚糖内切酶主要改变了细胞壁中木质素和木聚糖的含量，进而产生对应表型。

图2、过表达株系木质部的结构和SilviScan分析的典型指标

由于木聚糖内切酶的引入使得杨树细胞壁中的木质素和木聚糖含量降低，改善了木材的糖化能力。研究人员接着通过转录组学等研究手段，认为细胞壁木聚糖完整性降低，激活了细胞分裂素和乙烯信号，是转基因系中出现上述变化的主要原因（图3）。

图3、转基因株型中的木质素和木聚糖含量降低激活了相关转录应答

在植物科学领域，通过引入外源基因，尤其是微生物源的基因，来实现产业目标的手段已经多有报道。本研究通过导入微生物源的木聚糖内切酶来降低林木顽固性，提出了改良木材可加工性的又一重要途径和手段。

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.14487