幾十年來，生物學家一直認為植物中一種關鍵酶有一個功能——產生對植物生存和人類飲食而言都必不可少的氨基酸。

　　但事實證明這種酶還有更大的作用。研究人員對楊樹進行了一系列的實驗，這些實驗一致地揭示出這種維持生命的酶會發(fā)生此前不為人知的結構上的突變。相關研究成果發(fā)表在《植物細胞》上。

　　該發(fā)現(xiàn)可能會改變植物基因功能研究的進程，如果投入應用，可能會“擠壓”出白楊樹更多的潛力，使其成為生產生物燃料和生物制品的可再生資源。

　　“起初，我們認為這是一個錯誤，因為這種酶不需要結合DNA來發(fā)揮它已知的功能。”美國能源部橡樹嶺國家實驗室生物學家Wellington Muchero說，他們不斷重復進行試驗并在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，參與制造氨基酸的基因同時調控參與制造木質素的基因的功能。

　　“這種調控發(fā)生在植物整體生物系統(tǒng)的更高層級。”他補充道。

　　他們發(fā)現(xiàn)，發(fā)生某些突變的楊樹產生的木質素含量出乎意料的低，在不同的環(huán)境和樹齡中均如此。

　　木質素填滿植物細胞壁中的空間以提供堅固性。較少的木質素使植物更容易在變?yōu)樯锶剂系墓I(yè)過程中被分解。

　　作為橡樹嶺國家實驗室生物能源創(chuàng)新中心（CBI）工作的一部分，Muchero和他的團隊研究楊樹基因，來開發(fā)培育木質素含量低的改良品種的方法。

　　基于其已知功能，利用這種制造氨基酸的酶來減少木質素產生的*策略是減緩其生物活性。“這種做法是有破壞性的。” Muchero說。

　　在繼續(xù)研究的過程中，科學家們注意到，制造氨基酸的酶偏離了預期的路線——通過植物的細胞尋找葉綠體，葉綠體中的葉綠素從陽光中吸收能量，使植物呈現(xiàn)綠色，并通過光合作用獲取二氧化碳。

　　相反，他們的研究揭示了一些意想不到的狀況：這種酶的額外部分允許酶進入植物細胞的“大腦中心”——細胞核，成為結合DNA的基因表達調控因子。

　　發(fā)現(xiàn)這種直接的聯(lián)系為調整楊樹中木質素的生產方式提供了新的機會。

　　“這種酶的獨特行為與植物界的傳統(tǒng)看法形成了鮮明的對比。”Muchero說，“雖然我們不知道這種新功能是如何在楊樹中產生的，但我們現(xiàn)在知道這種酶在其他植物物種中也表現(xiàn)出同樣的行為。”

　　這些新發(fā)現(xiàn)將有助于支持橡樹嶺國家實驗室的產業(yè)合作伙伴GreenWood Resources和FGI，兩家企業(yè)已經獲得批準單獨應用楊樹基因技術，但雙方都有一個共同目標，那就是培育含有改良木質素的植物。

　　“這一發(fā)現(xiàn)使生物能源創(chuàng)新中心能夠合理地設計出木質素增加或木質素減少的植物。”橡樹嶺國家實驗室生物能源創(chuàng)新中心主任Jerry Tuskan說。

　　“改良植物木質素會限制木質素含量，并取代石油作為塑料的前體物質。”他說，“有*，飲料瓶或塑料玩具可能來自楊樹。”

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