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Altered Lignin Biosynthesis Improves cellulosic Bioethanol Production in Transgenic Maize Plants Down-Regulated for Cinnamyl Alcohol Dehydrogenase

引用

Molecular Plant 2012年第4期5卷 817-830页

作者： Silvia Fornale Montserrat Capellades Antonio Encina Kan Wang Sami Irara Catherine Lapierre Katia Ruel Jean-Paul Joseleaue Jordi Berenguer Pere Puigdomenech Joan Rigau David Caparros-Ruiz Laboratori de Genetica Molecular Vegetal Centre de Recerca en AgriGenomica (CRAG) Consorci CSIC-IRTA-UAB-UB Edifici CRAG Campus UAB Bellaterra (Cerdanyola del Valles) 08193 Barcelona Spain Area de Fisiologia Vegetal Universidad de Lean 24071 Spain Center for Plant Transformation Iowa State University G405 Agronomy Hall Ames IA 50011-1010 USA Institut Jean-Pierre Bourgin INRA-AgroParisTech UMR 1318 78026 Versailles cedex France Centre de Recherches sur les Macromolecules Vegetales-UPR-CNRS-5301 38041 Grenoble Cedex 09 France

Cinnamyl alcohol dehydrogenase （CAD） is a key enzyme involved in the last step of monolignol biosynthesis. The effect of CAD down-regulation on lignin production was investigated through a transgenic approach in maize. Trans- genic CAD-RNAi plants show a different degree of enzymatic reduction depending on the analyzed tissue and show alter- ations in cell wall.composition. cell wall. of CAD-RNAi stems contain a lignin polymer with a slight reduction in the S-to-G ratio without affecting the total lignin content. In addition, these cell wall. accumulate higher levels of cellulose and ara- binoxylans. In contrast, cell wall. of CAD-RNAi midribs present a reduction in the total lignin content and of cell wall.polysaccharides. In vitro degradability assays showed that, although to a different extent, the changes induced by the repression of CAD activity produced midribs and stems more degradable than wild-type plants. CAD-RNAi plants grown in the field presented a wild-type phenotype and produced higher amounts of dry biomass. cellulosic bioethanol assays revealed that CAD-RNAi biomass produced higher levels of ethanol compared to wild-type, making CAD a good target to improve both the nutritional and energetic values of maize lignocellulosic biomass.

关键词： Maize lignification lignocellulosic biomass secondary cell wall.

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