综述：通过调控木质素含量来提高甘蔗生物质生物乙醇产量的方法

《Biofuels, Bioproducts and Biorefining》：Approaches to enhance bioethanol production from sugarcane biomass by manipulating the lignin content

木质素通过基因编辑技术调整其含量与结构比例，可有效提升甘蔗生物质糖化效率与乙醇生产，同时保持作物农艺性能。

　　

摘要

木质素能够保护植物免受非生物和生物胁迫的影响，并在植物的生长发育中起着重要作用。木质素像一种粘合剂一样紧密地与纤维素和半纤维素结合，从而降低了用于生物燃料生产的木质纤维素生物质糖化过程的效率。甘蔗是一种重要的生物能源作物，全球范围内广泛种植以生产糖和生物乙醇。鉴于全球生物燃料联盟（GBA）通过技术进步加速可持续生物燃料普及的目标，本文重点探讨了通过改变木质素含量来提高甘蔗生物质生物乙醇产量的策略。甘蔗的两种主要副产品——蔗渣和秸秆，是木质纤维素生物质（包含纤维素、半纤维素和木质素）转化为生物乙醇的主要经济来源。木质素的生物合成是通过甲氧基化的二羟基肉桂醇（如对香豆酰、松脂醇和芥子醇）的氧化偶联反应实现的。这些醇类会生成单木质素，如对羟基苯基、桂酰和丁香酰，它们被整合到木质素聚合物中。参与木质素生物合成的基因是修改木质素含量、从而提高糖化效率和生物乙醇产量的潜在靶点。常用的基因编辑方法包括RNA干扰（RNAi）、转录激活因子样效应核酸酶（TALEN）介导的靶向突变以及 clustered regularly interspaced short palindromic repeats-associated protein 9（CRISPR–Cas9）系统，这些方法可用于抑制参与木质素生物合成的关键限速基因的表达。通过基因编辑手段调整木质素组成（尤其是改变丁香酰与桂酰的比例），可以在不损害农艺性能的情况下提高生物乙醇产量。

利益冲突

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。