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水稻是重要的粮食作物,其秸秆可为生物能源产业提供大量生物质原材料。植物细胞壁主要由纤维素,半纤维素和木质素组成,决定了植物细胞的形状、大小和植株的机械强度。而且,它在细胞生长分化、植物形态发生、水分运输、细胞信号传导以及响应外界环境变化中起重要作用。细胞壁在进化的过程中形成了复杂的网络结构,从本质上决定了木质纤维乙醇的高成本、低效率和二次环境污染。因此,解析细胞壁合成途径旨在通过改良植物细胞壁结构,使其在生长发育正常前提下,木质纤维素更易酶解转化。此外,从水稻T-DNA突变体库筛选大量细胞壁突变体,利用系统生物学方法分析细胞壁和酶解效率的关系,从而寻找影响酶解效率的细胞壁关键结构因子,为植物细胞壁的遗传改良提供技术支撑。故本论文主要包括两部分:(1)水稻细胞壁突变体(Osfc9)鉴定与功能分析;(2)水稻秸秆木质纤维素酶解产糖的细胞壁结构因子。第一章:水稻细胞壁突变体(Osfc9)鉴定与功能分析。已观察该突变体的茎秆和叶片变脆。图位克隆和反向遗传学鉴定表明,该基因为R2R3-MYB型转录因子OsMYB103L,超表达转基因植株叶片卷曲,花粉无活性。化学分析和组织切片显示该蛋白参与水稻茎秆次生细胞壁的形成。细胞壁酶解分析表明,Osfc9突变体成熟茎秆酸碱预处理后酶解产糖效率明显提高。第二章:水稻秸秆木质纤维素酶解产糖的细胞壁结构因子。分析了 29份水稻T-DNA脆秆突变体细胞壁的成分和结构因子,以及酸碱预处理下的酶解产糖效率。系统生物学方法分析表明,细胞壁酶解产糖效率主要受细胞壁结构的影响。进一步分析发现,纤维素结晶度(CrI)是影响酶解效率的负因子,半纤维素分支度(Ara/Xyl)和木质素单体H/G是影响酶解效率的正因子。最后,本文综述了植物细胞壁合成与调控分子机制,并对水稻脆秆突变体株系筛选鉴定与生物质酶解效率之间的关系,转录因子OsMYB103L在水稻细胞壁合成分子机制中的研究前景进行了讨论。