稻草是一种重要的可再生生物质资源。然而，由于秸秆还田降解缓慢，常规秸秆焚烧对环境有污染，稻草资源的利用效率并不高。水稻细胞壁成分的复杂结构成为阻碍稻草秸秆生物质高效利用的主要原因。
葡萄糖醛酸阿拉伯木聚糖（GAX）和阿拉伯木聚糖（AX）是水稻中常见的木聚糖类型。β-1,4-木糖主链被阿拉伯糖（arabinose）或葡萄糖醛酸侧链修饰，木糖二聚体异构酶（UXE）和木聚糖阿拉伯糖基转移酶（XAT）是高尔基体中影响侧链阿拉伯糖生物合成的关键酶。而水稻木聚糖侧链上较高的阿拉伯糖含量或较低的阿魏酸含量都会提高酶解效率。因此，特异性改变木聚糖侧链是提高稻草生物质资源利用效率的有效方式。最近，华南农业大学林学与风景园林学院吴蔼民团队利用CRISPR基因编辑技术敲除了水稻UXE和XAT基因，降低了阿拉伯糖含量，提高了稻草的糖化效率和酶解效率，为稻草生物质能的高效利用提供了新的方式。
研究人员构建了CRISPR-Cas9载体以敲除水稻中的多个OsUXE基因或OsXAT基因，并获得了敲除突变体uxe1uxe2、uxe1uxe3和xat2xat3。uxe突变体或xat突变体植株的生长发育表现和细胞壁形态均没有发生明显的变化，但是uxe1uxe2和xat2xat3突变体细胞壁中的阿拉伯糖含量均有一定程度的降低，而木糖和葡萄糖含量没有变化。表明OsUXE基因和OsXAT基因突变后仅影响木聚糖侧链而不会破快主链。此外，3个突变体稻草的糖化效率均有不同程度的增加，而随着细胞壁结构的改变和纤维素结晶度的降低，稻草细胞壁酶解效率得到了提升，从而为稻草生物质资源的高效利用带来了新的思路。
PlantBiotechnologyJournal,20January
MutagenesisofUDP-xyloseepimerase(UXE)andxylanarabinosyl-transferase(XAT)decreasesarabinosecontentandimprovessaccharificationofricestraw
Author
ChenChen,XianhaiZhao,XuchuanWang,BoWang,HuilingLi,JiaxunFeng,AiminWu*
*:GuangdongKeyLaboratoryforInnovativeDevelopmentandUtilizationofForestPlantGermplasm,CollegeofForestryandLandscapeArchitectures,SouthChinaAgriculturalUniversity,China
Abstract
Ricestrawisanimportantrenewablebiomassresource.However,duetoitsslowdegradationreturningtothefield,andtheenvironmentalpollutionofconventionalstrawburning,itishighlydesiredformoreefficientutilizationofricestrawresource.The
