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增加林木的纤维素生产和转基因树的生长(英文) 总被引：6，自引：0，他引：6
纤维素是植物组成中的重要多聚物。纤维素也是重要的工业原料和可再生的能源物质。利用转基因技术可以降低林木中木质素含量并增加纤维素含量。木质素合成酶基因4-CL是一个重要的和木材再生有关的基因。在我们的研究中,将利用反义表达方法降低木质素含量,增加纤维素含量。研究包括:D4-CL基因的分离;转基因植物的生产;纤维素和木质素含量分析;中试。参69。 相似文献
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木质素合成关键酶基因与造纸植物转基因改良应用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
木质素是自然界数量仅次于纤维素的自然有机物质,但在造纸业中是主要的污染来源。木质素生物合成过程十分复杂,涉及了大量酶体系。综述了木质素合成途径中的关键调控酶特性及其基因调控情况,从培育低木质素、易降解木质素的造纸植物为出发点,分析了这些关键基因在转基因造纸植物应用中的潜力和存在的主要问题,并提出了应从改变植物体内木质素含量、改变木质素单体构成比例这两个方面进行转基因的研究思路。 相似文献
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从细胞壁多糖的角度分析糖单元与木质素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式,合成了带6-13C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖,并将其与苯丙氨酸解氨酶(PAL)的抑制剂L-2-氨氧基-3-苯基丙酸(AOPP)及外源性木质素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内,分析结果证明了(6-13C)尿苷二磷酸葡萄糖是对植物中纤维素进行选择性13C标记的合适的前驱物。从正常生长的银杏新生木质部组织提取木质素-碳水化合物复合体(LCC),并用纤维素酶和半纤维素酶酶解LCC得LCC酶解产物(EDLCC)。红外光谱及13C NMR检测LCC和EDLCC,分析证实了纤维素6位碳与木质素以苯甲醚键方式连接。 相似文献
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木质素生物合成及其基因调控的研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
木质素是地球上数量仅次于纤维素的有机物, 在植物生长发育中具有重要的生物学功能, 也是生物质能源的来源之一, 但在制浆造纸过程中, 将木材原料中木质素与纤维素分离, 不仅能耗高, 成本高, 而且废弃物还污染环境.林木木质素改良对于提高纸浆得率和质量、降低造纸经济成本以及环境保护, 都具有重要意义.文中介绍了木质素生物合成途径及其基因调控的研究进展, 此外, 还介绍了木质素生物合成基因调控的研究趋势, 主要是木质素特异性启动子、双价和多基因结构的共抑制以及转录因子的调控. 相似文献
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木质纤维素具有储量大、可再生等特点,是生物质精炼的重要原料。通过酶水解将高聚糖转化为葡萄糖、木糖等单糖,是目前木质纤维素生物质精炼的重要途径。传统观点认为,酶水解体系中的底物木质素和溶解木质素都会阻碍木质纤维原料中纤维素的酶水解,主要表现为木质素阻碍了纤维素酶对纤维素的可及性、木质素对纤维素酶的非生产性吸附和溶解的木质素或类木质素结构(木质素衍生的酚类分子)对纤维素酶的抑制作用。但是近几年的研究表明,在酶水解体系中加入适量的水溶性木质素可有效促进含木质素底物中纤维素的酶水解。笔者总结了近年来水溶性木质素对木质纤维素生物质酶水解的研究进展,从纤维素酶-木质素相互作用的角度探讨了水溶性木质素对纤维素酶水解的促进作用,提出了水溶性木质素与纤维素酶之间的作用机理,即水溶性木质素与底物木质素对纤维素酶存在竞争吸附,水溶性木质素与纤维素酶的吸附域结合形成木质素-纤维素酶复合物,可有效减少底物木质素对纤维素酶的非生产性吸附,从而提高木质纤维素生物质的酶水解转化效率。 相似文献
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随着人类对环境污染和资源危机等问题认识的不断深入,开发利用廉价、可再生、可降解的天然高分子材料日益受到重视。木质素是总量仅次于纤维素的第二大天然高分子材料,是自然界中唯一能提供可再生芳基化合物的非石化资源,木质素及其分子结构研究备受关注。木质素主要由愈创木基(G)、紫丁香基(S)和对羟基苯基(H)3种基本结构单元组成,其存在不仅能够增强植物细胞壁的机械强度,同时也能够防止微生物对细胞壁的侵害,使木质化的植物直立挺拔,不易腐朽。在植物细胞壁中,木质素和半纤维素以共价键形式结合,构成木质素-碳水化合物复合体,其与纤维素微纤丝交联在一起,形成了一个复杂的三维网络结构,这一结构被认为是植物细胞壁天然的抗降解屏障。在生物炼制过程中,木质素在木质纤维原料细胞壁中的分布特点直接影响生物质的转化效率,因此,在原位状态下研究植物细胞壁木质素分子结构、微区分布以及细胞壁水平的溶解规律具有重要意义。在传统湿部化学中,定性或定量研究木质素分子结构普遍采用的是磨木木素和克拉森木素,这2种方法都需要对木质素样品进行物理或化学预处理,不可避免地会改变木质素样品天然状态下的分子结构。尽管传统的光学和电子显微技术能够提供木质素的微区分布信息,但是样品通常需要染色处理,且制样过程繁琐。相比较而言,显微拉曼光谱技术因其无损、快速、高分辨率和高灵敏度等特点在研究大分子结构、区域化学等方面具有得天独厚的优势。本文首先对G、S、H型木质素模型物拉曼光谱特征峰及这些结构单元在生物质原料中的特征峰进行归属,并简要介绍影响木质素拉曼光谱的因素,在此基础上综述该技术在植物细胞壁木质素微区分布和生物质预处理过程中木质素溶解规律等方面的研究进展,最后对该技术在木质素研究领域的发展方向进行展望,以期为植物生理学和生物炼制研究领域,尤其是设计高效的生物质预处理工艺提供新思路和新方法,进而拓宽该技术在生物大分子研究中的应用范围。 相似文献
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研究了离体后毛竹笋纤维素、木质素含量以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)活性的变化.结果显示:笋体纤维素、木质素含量从笋尖到笋基部逐渐增加;PAL、POD活性笋尖明显高于笋基部.离体后贮藏的竹笋纤维素、木质素含量随贮藏时间的延长而增加,在前5 d纤维素的增加速度极快,在后5 d增加速度明显趋缓,但木质素含量随贮藏时间的延长基本呈匀速态势增加;POD、PAL活性随贮藏时间的延长,活性均显著增加.对离体竹笋进行低温处理(4 ℃)可显著降低竹笋的PAL、POD活性,减少木质素和纤维素合成,低温对纤维素的影响高于木质素. 相似文献
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树叶组成的热解反应及热稳定性的理论解析 总被引：1，自引：0，他引：1
采用多组分平行反应模型并结合非线性最小二乘拟合技术,对树叶在惰性氛围中的热重(TG)试验结果进行动力学过程的解析,理论上跟踪各组分的热解特性和规律。结果表明:随着温度的提升,树叶经历脱水、挥发油类物质析出、半纤维素、纤维素以及木质素的依次降解并形成焦炭(即固定碳)等过程。温度150℃后树叶的热失重速率(DTG)曲线的变化特征主要由半纤维素、纤维素以及木质素的热解叠加而成,与木材中主要成分的热解现象相似。半纤维素热解几乎完全生成气体,对碳形成的贡献很小;纤维素则稍有不同。木质素对固定碳的含量贡献最大。相应地,半纤维素和纤维素的份额对应工业分析中的挥发分含量,而固定碳含量则取决于木质素所占的比例。工业分析中挥发分的含量高意味着对应材料的热稳定性差,即可燃性强;对于固定碳的含量来说则正好相反。研究结果为评估植物的热稳定性以及防火树种的筛选提供了重要的依据。 相似文献
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木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源。为提高木质纤维素类生物质的转化率,提升纤维素酶的水解效率和可发酵性糖产量,降低纤维素酶的使用量和生物质转化成本,对木质纤维素类生物质进行预处理十分必要;然而,木质素、纤维素和半纤维素之间的天然屏障限制了纤维素酶对纤维素组分的酶解。木质纤维素类生物质预处理主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法,目前更多采用质量分数小于4%的稀酸法(如盐酸、硫酸和硝酸等,120～210℃)、高温热水法、蒸汽爆破法和液相水热法等,不同预处理方法对木质素或大部分半纤维素的溶解和去除有利于提高纤维素酶的可及性。木质素对纤维素酶解具有明显抑制作用,通过预处理降低木质素含量有利于提高纤维素酶解效率。木质纤维经稀酸或高温热水等预处理后,Klason木质素相对含量反而会增加。在木质纤维素类生物质预处理过程中,木质素液滴可能以假木质素形式沉积于纤维素表面,使其比天然木质素更加抑制纤维素酶解。本研究首先概述生物质预处理过程中木质素液滴和假木质素的形成过程,提出假木质素产生的可能机制,并对其组成和性质进行综述;然后阐述木质素液滴和假木质素对木质纤维酶解的影响;最后总结假木质素形成的调控策略。假木质素的形成过程属于非均相反应过程,受传质扩散(分子水平)和流动(宏观统计水平)的影响,可从介尺度行为研究假木质素的形成机制,同时建立相关模型和理论实现其科学的定量描述和定向调控,这不仅有利于木质纤维素类生物质炼制工艺的发展,也有利于促进跨学科科学规模的形成。 相似文献
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对杉木和I-72杨的心、边材的主要化学组成沿树高方向的株内纵向变异进行了研究。主要研究内容为综纤维素、α-纤维素、半纤维素、木质素、酸溶木质素的含量及综纤维素与木质素的比值变化等。研究结果揭示了这两个树种的心、边材的主要化学成分在纵向上的变异规律：杉木和I-72杨的心、边材综纤维素和α-纤维素的含量均为边材高于心材,但在沿树高方向的纵向变化规律各异;杉木、I-72杨心、边材的半纤维素含量沿着树高方向表现出不同的变化规律;杉木木质素在各个树高部位均为边材高于心材,边材木质素含量随着树高的增加逐步降低,而心材木质素含量则沿树高方向先增加然后逐步降低。I-72杨心、边材木质素含量的变化表现各异,心材含量随着树高的增加逐步增加,边材则表现为无规律变化;杉木、I-72杨心、边材的酸溶木质素含量均沿树高方向逐渐降低,但杉木边材的酸溶木质素含量高于心材,而I-72杨却是心材高于边材;综纤维素与木质素的比值在沿树高方向具有不同的纵向变化规律。 相似文献
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木质素在高分子领域中的应用 总被引：14，自引：6，他引：14
木质素作为植物中蕴藏量仅次于纤维素的高聚物，是一种廉价易得、储量丰富、环境友好的可再生天然资源。但至今仍没有被充分利用。本文回顾了国内外木质素在高分子领域应用的一些探索性研究。主要介绍木质素制备木质素酚醛树脂胶粘剂、合成聚氨酯、与环氧化合物聚合以及与烯类单体接枝共聚等研究进展。这些研究虽然取得一些成果，但要把木质素作为高分子工业的基本原料之一加以利用尚有较大距离。人们越来越认识到，设法降低木质素分子的多分散性和提高反应活性可能是取得重大进展的关键所在。 相似文献
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高效分离竹木质纤维素“三素”(纤维素、半纤维素和木质素)利于竹资源的高值化利用。以原生毛竹竹茎粉为原料,采用对半纤维素和木质素有选择性溶出能力的酸性低共熔溶剂(ADES),高效分离得到竹粗纤维素,并对其进行理化特性研究。结果表明:磷钨酸基ADES对纤维素分离效果较佳,对半纤维素和木质素具有高选择性去除能力。纤维素保留率、半纤维素和木质素去除率分别为99.07%、86.98%和60.75%。相比于原料,经ADES处理得到的产物热稳定性也有明显增强。此外,产物的亲水性与组成两者间表现出显著的相关性,这对于快速测定木质纤维素类物质组成方法的建立具有一定的借鉴意义。 相似文献
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本研究采用低共熔溶剂法提取积雪草中有效成分,通过气相色谱法分析馏出液中β-石竹烯的浓度;采用高效液相色谱法分析水提取液中羟基积雪草苷和积雪草苷的浓度,并计算得率;检测积雪草提取前后纤维素、半纤维素和木质素的含量,并且采用扫描电镜进行组织结构形态观察。结果显示：(1)低共熔溶剂法馏出液中β-石竹烯的浓度为6.58μL·mL-1,较水蒸气蒸馏法提高6.15倍;(2)低共熔溶剂法提取羟基积雪草苷和积雪草苷得率分别为1.03%和0.89%,分别较水提取法提高1.40倍和3.68倍;(3)低共熔溶剂提取后的积雪草渣中纤维素、半纤维素和木质素含量分别较原料下降61.39%、59.19%和59.33%,而水蒸气蒸馏法仅下降31.29%、12.43%和2.30%;(4)低共熔溶剂提取后的积雪草渣中的组织结构破坏程度较水提取更严重。由此可知,低共熔溶剂可显著提高积雪草中有效成分的得率,其作用机制是通过溶解植物体的纤维素、半纤维素和木质素,破坏植物组织结构,从而促进有效成分溶出。研究成果为高效提取积雪草工艺提供了研究基础。 相似文献
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分别以纤维素、木质素、杉木屑与核桃壳为原料,经过炭化后在Ni的催化作用下于1 400℃下进行了石墨化反应,并以X射线衍射(XRD)、Raman光谱和高分辨率透射电镜(HRTEM)分析了产物的石墨化程度。研究结果表明:纤维素在生物质的石墨化过程中起主要作用,在相同处理条件下,由纤维素得到的产物石墨化程度最高,由木质素得到的产物石墨化程度最低,杉木屑和核桃壳2种生物质原料得到的产物石墨化程度介于纤维素和木质素之间,不同原料石墨化程度的显著差异可能是由于原料结构的差异造成的。同时电导率测试结果表明:20 MPa条件下,由纤维素得到的产物的电导率为54 S/cm,而由木质素得到的产物仅为31 S/cm,与石墨化程度的高低相对应。纤维素/木质素混合物的石墨化程度介于纤维素和木质素之间,两者不同质量比对混合物的石墨化程度影响不大。 相似文献