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1、植物学报2001,43(8):771-779ActaBotanicaSinica·综述Review·木质素生物合成途径及调控的研究进展＊魏建华宋艳茹(中国科学院植物研究所,北京100093)关键词:木质素;生物合成途径;生物合成调控;制浆造纸中图分类号:Q946文献标识码:A文章编号:0577-7496(2001)08-0771-09RecentAdvancesinStudyofLigninBiosynthesisandManipulation＊WEIJian_Hua,SONGYan_Ru(InstituteofBotany,The
2、ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China)Abstract:Ligninwithimportantbiologicalfunctionsisthesecondabundantnaturalproduct,itscontentisonlylessthancelluloseinplant.Buttheligninmustbeextractedfromthecellulosefractioninmakingpaperpulpprocessleadingenergy_requiring,cos
3、t_increasingandpollution.Also,theligninhasnegativeeffectonthedigestibilityofsilagegrass.Soitisofconsiderableinteresttoreducethelignincontentinresourceplants.Thepaperreviewstheprogressofligninbiosynthesisandregulation.Thefeasibilityofreducingthelignincon-tentandaltering
4、itscompositionforimprovingpaperpulpproductionanddecreasingpollutionarediscussed.Keywords:lignin;biosyntheticpathway;manipulationofbiosynthesis;paperpulping木质素是植物体中仅次于纤维素的一种重要大用生物高技术手段,调节植物次生代谢过程,降低造分子有机物质,具重要生物学功能。木质素填充于纤纸原料植物的木质素含量或改变其组分,达到减轻维素构架中增强植物体的机械强度,利于疏导组织造纸废水
5、污染和降低造纸成本的目的。的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。陆生植物的木质素合成是适应陆地环境的重要进化特征之1木质素的特征一。然而,制浆造纸的中心环节是用大量化学品将原料中的木质素与纤维素分离,纤维素用于造纸,分离木质素是复杂的苯丙烷单体聚合物,3种主要的木质素等成为造纸工业的主要废弃物,对江河湖单体为香豆醇(coumarylalcohol)、松柏醇(coniferylal-海的污染触目惊心。脱木质素的化学品投入及废液cohol)和芥子醇(sinapylalcohol)。因单体不同,可将木的碱回收处理需大量耗能并增加造纸成本。饲
6、草的质素分为3种类型(图1):由紫丁香基丙烷结构单木质素还影响牲畜的消化与营养吸收,木质素含量体聚合而成的紫丁香基木质素(syringyllignin,S_木的高低是饲草优劣的指标之一。降低木质素含量或质素);由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木改变其组分,将有利于更好地利用资源植物。基木质素(guaiacyllignin,G_木质素)和由对_羟基苯环境保护是21世纪令人瞩目的研究课题,其中基丙烷结构单体聚合而成的对_羟基苯基木质素源头治理污染、实现清洁生产在国际上已成为重要(hydroxy_phenyllignin,H_木质素)
7、。研究方向。造纸原料植物的木质素是制浆造纸产生植物体木质素含量在15%～36%之间。裸子植废水污染的根本原因。通过转基因技术调控植物木物主要为愈创木基木质素(G);双子叶植物主要含质素含量与组分,可以从源头———造纸原料入手治愈创木基_紫丁香基木质素(G_S);单子叶植物则为理造纸废水污染并降低造纸成本。该项研究在国际愈创木基_紫丁香基_对_羟基苯基木质素(G_S_H)。木上已成为热点,且木质素生物合成途径的基础研究质素单体具较大多样性,单体间连接的化学键约20也日新月异,而我国尚属空白。本文介绍了木质素生多种。目前还未在任何一种植
8、物中发现可降解木质[1]物合成途径及其调控的研究进展,主要目的在于采素的酶。收稿日期:2001-01-13接受日期:2001-04-26＊通讯作者。Authorforcorrespondence.772植物学报ActaBotanica
