スイッチグラスにおける成長段階の識別および細胞壁反抗に対する解剖学的部分の寄与

CROWE Jacob D.; FERINGA Nicholas; PATTATHIL Sivakumar; PATTATHIL Sivakumar; MERRITT Brian; FOSTER Cliff; DINES Dayna; ONG Rebecca G.; HODGE David B.; HODGE David B.

文献

J-GLOBAL ID：201702265314534331 整理番号：17A1304608

スイッチグラスにおける成長段階の識別および細胞壁反抗に対する解剖学的部分の寄与

Identification of developmental stage and anatomical fraction contributions to cell wall recalcitrance in switchgrass

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資料名：
巻： 10 号： July ページ： 10:184 (WEB ONLY) 発行年： 2017年07月
JST資料番号： U7022A ISSN： 1754-6834 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

【背景】草本バイオマス内の異種性は,セルロースバイオ燃料に対する原料処理において重要な課題をもたらす可能性がある。植物の成長中の細胞壁組成および組織化の変化は,単一の種または栽培品種内の異種性への主要な寄与を表す。この課題に取り組むために,本研究の焦点は,異なる節間によって評価されたように,様々な組織成熟度でのスイッチグラス内の解剖学的部分(茎の節間,葉鞘および葉身)の植物細胞壁の構成および性質とNaOH前処理および酵素的加水分解による分解に対する細胞壁の応答との関係を解析することであった。【結果】解剖学的部分および組織成熟度の関数として,細胞壁組成および分解に対する応答の両方における実質的な差異が観察された。注目すべきことに,リグニン含量は組織成熟と共に3つの解剖学的部分すべてにおいてフェルラ酸含量が減少するのと同時に増加した。茎の節間は,最も高いリグニン含量ならびに最も低い加水分解収率を示し,これはリグニン含量と逆相関した。共焦点顕微鏡を用いて,NaOH前処理による細胞壁芳香族化合物(すなわちリグニンおよびヒドロキシけい皮酸)の除去が多様な細胞タイプにわたって不均一であることを実証した。非セルロース系多糖類は,より低いリグニン部分の分解に対する細胞壁応答の差と関連した。具体的には,葉鞘および葉身は,置換グルクロンアラビノキシランおよびペクチン多糖の含有量が高いことが判明した。グライコムプロファイリングによって,より成熟した節間は,成熟していない節間と比較して同等のグリカンの存在量を除去するために,キシランおよびペクチン多糖類の抽出可能性が,茎の節間の成熟に伴って変化することを実証できた。抽出物を含まないバイオマスについて酵素加水分解を行ったが,抽出可能な糖類(すなわちデンプンおよびスクロース)は,特に茎の節間において総乾燥重量のかなりの部分を占め,処理中の回復の機会を提供し得る。【結論】単一の植物内の細胞壁構造の違いは,原料特性において重要な役割を果たす可能性があり,バイオリファイニング工程中にバイオマス加工性を向上させるために活用される可能性がある。本研究の結果から,細胞壁リグニン含量は,一般的に酵素加水分解収率と負の相関を示すが,スイッチグラス内の多様な解剖学的部分にわたる細胞壁の反抗の唯一の原因ではないことが実証された。(翻訳著者抄録)

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細胞構成体の機能 , 植物の生化学 , 生物燃料及び廃棄物燃料

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