提出了秸秆等生物质原料中高效大量分离木质素新方法，对几种.docVIP

国家重点基础研究发展规划（973计划）项目 草本能源植物培育及化学催化制备先进液体燃料的基础研究 （项目编号：2012CB215300） 简 报 2012年第 1 期 （总第 1 期） 项目管理办公室 2012年6月18日 一、发现NAC和MYB基因在调节细胞壁合成中起协同调控作用 与次生细胞壁生物合成相关的NAC转录因子家族成员主要包括SND，NST和VND三类。目前，对于NAC基因的研究，在模式植物拟南芥中有了一些重要进展，但通过这些转录因子调控的许多下游基因尚不完全清楚。对19种高等植物中SND，NST和VND基因的比较基因组学分析，发现NAC基因家族中的VND基因首次在卷柏（Selaginella moellendorffii）基因组中出现。基因表达谱分析显示SND和NST 基因在拟南芥和水稻的茎组织中有明显的高表达。对基因共表达调控网络进行分析发现，NAC基因和MYB基因具有共调控现象（图1），在调节细胞壁合成中起协同调控作用。NAC与MYB在细胞壁发育过程中相互作用，上调或下调下游基因的表达，从而调控细胞壁的发育。此外，基因调控网络分析还发现一些与细胞壁生物合成途径及其调控机制密切有关的新基因，这些可以作为生物能源植物分子育种的候选基因。 二、获得了干旱、高盐、潮湿及对照条件下的转录组测序数据及抗逆相关基因和细胞次生壁发育相关转录基因 使用新一代测序技术对不同逆境处理的黄花苜蓿转录组进行了测序。结果干旱，高盐及低温条件具有不同数量的转录本上调或下调。这些上调或下调的转录本之间存在的交集或特异情况通过文氏图分析展示在图1中。对苜蓿中2个受盐、旱、冷胁迫显著上调基因Mf620和Mf630深入研究发现两个基因所编码的蛋白都定位在内质网，体外生化试验证实具有泛素连接酶（E3 ligase）活性（图2）谷子基因组小，生长周期短抗旱性和节水性突出。利用酵母单杂体系克隆了谷子抗旱DREB类转录因子SiDREB2A。组成型表达该基因可以提高转基因拟南芥的耐旱能力（图3）。通过比较基因组学分析，我们了玉米及高粱共8个基因研究（图）。实现了木质素在200oC 350oC的反应温度区间内甲醇、乙醇和异丙醇中连续七单次变温醇解的总和收率分别为82%、87%和78%。 图1 微波作用下木质素解聚产物单酚类物质的色谱图 图2 不同解聚方式的液化解聚产物收率 四、筛选出高效的光合细菌发酵制氢的基因突变子，产氢效率有很大提高 通过调控光合细菌合成色素的途径，降低色素浓度，以降低色素屏蔽效应，从而达到提高产氢速率及产氢量的效果。本课题组利用pRL27转座子进行高通量筛选，获得了一株在pucDE基因突变子，首次在国际重要杂志上报道了该基因的突变对细胞色素的调控作用（Int J Hydrogen Energy, 2012, 37:12229-12233）。该突变子的色素浓度显著小于野生菌色素。紫外可见光谱测试结果表明野生菌与突变子的在630 nm波长处的吸光度值没有太大变化，这表明与野生菌相比，该突变子的生长速率没有受到明显的影响，显示pucDE基因的缺失并不会明显地影响突变子的生长速率。但该突变子的产氢效率却明显高于野生菌的产氢效率，如图1所示，突变子的产氢效率较野生菌提高了50.5%，其最大产氢速率提高了24.4%。 图1 野生菌（WT）与突变子的（a）紫外-可见光谱图；（b）产氢累积曲线；（c）生长曲线 五、设计制备了高效的用于纤维素水相加氢制山梨醇的MOFs金属有机框架化合物（MIL-100(Cr)）内嵌磷钨酸（PTA）和金属Ru纳米粒子的酸（Ru-PTA/MIL-100(Cr)，图1），实现了纤维素、纤维二糖的一步水解加氢制山梨醇纤维素转化率为100%，山梨醇收率达57.9%纤维二糖转化率为100%，山梨醇收率达95.1%。以催化剂Ru-PTA/MIL-100(Cr)中酸密度与金属钌的表面原子数的比值（nA/nRu）与己糖醇的收率的关系研究了金属－酸双功能催化剂中加氢与水解功能的平衡关系，表明：当8.84 nA/nRu 12.90时，双功能催化剂中酸与金属的配比达到最佳值，可最大限度实现催化剂对纤维素和纤维二糖的水解和加氢反应的协调，高收率获得己糖醇。 图1 金属/酸双功能催化剂Ru-PTA/MIL-100(Cr)结构简图 六、制备了高效的生物航油MgO和NaY之间存在协同催化作用MgO中的Mg2+和O2-可协同活化丙酮分子，生成碳负离子中间体，而NaY静电场可诱导活化糠醛中的羰基，从而更易受到碳负离子中间体的进攻，得到高收率的缩合产物70%的C8-C14烷烃收率，催化剂稳定性良好，连续反应120h未见明显失活（图2）。 图1 MgO/NaY催化剂上糠醛与丙酮缩合反应