工程杨树木质素具有更多有价值的截断化学物质

木质素是赋予植物结构完整性的复杂聚合物。这也使它们难以分解。这种复杂性为科学家们创造了机会，使他们能够利用木质素中的成分制造多种多样的生物化学品和生物产品。

生物能源作物杨树的木质素中少量存在的结构单元是有价值的平台化学品，在植物解构过程中很容易“剪掉”。科学家们现在已经设计出一种新型杨树，其中含有更多这种有价值的化学物质，整体木质素更少。这导致木材更容易解构和更有价值。

木质素难以分解且化学性质复杂。尽管这些属性是工业生物质加工的主要挑战，但它们也为从木质素中创造重要且有价值的生物化学品和生物产品打开了大门。

在这项现已发表在《植物生物技术杂志》上的研究中，五大湖生物能源研究中心的科学家培育出了转基因杂交杨树品系来表达细菌CPL。这导致成熟树木的稳定pHB增加了50%，与对照树木相比，发育中的树木增加了10倍。

木质素合成的可塑性使科学家能够设计出具有附加值且更容易分解的木质素聚合物。多达10%的杨木木质素天然由对羟基苯甲酸酶(pHB)组成。该基团通过相对于木质素中大量存在的醚键的弱酯键连接到木质素聚合物。这使得在生物质解构中很容易“剪掉”。

一旦pHB从生物质中分离出来，它既是一种有价值的平台化学品，又可以升级为其他生物化学品和生物产品。科学家们并不完全了解pHB在植物中的合成途径。然而，通过在质体中表达细菌分支藻丙酮酸裂解酶(CPL)，植物已被证明可以产生更多的pHB。

这项研究展示了一种在生物能源作物中设计木质素的新方法，使木质素更容易分解。这种新方法还改变了木质素的组成，使其包含更多有价值的构建块，可以升级为有价值的生物化学品和生物产品。这些变化可以使生物燃料和生物产品的生产更容易、成本更低。工程生物能源作物可以通过增加易裂解和有价值的化学基团的数量来提高工业生物质解构的效率和价值。