Science：研究人員采用成像技術解決植物細胞壁降解難題
日期：2012-12-19 11:38:29
美國能源部國家可再生能源實驗室與生物能源科學中心的科學家通過將不同的顯微成像技術相結合，深入研究生物質細胞壁結構與酶解之間的關系，這些發現將會提高糖的產量，降低生物燃料成本。研究成果發表在“科學”雜志上，題目為：“How Does Plant Cell Wall Nanoscale Architecture Correlate with Enzymatic Digestibility?”
首席科學家Ding SY教授說：新的成像技術使科學家可以查看從毫米到納米級的植物結構，這樣不僅可以研究植物細胞壁的結構，同時也可以研究負責降解細胞壁聚合物的酶及這些酶對細胞壁的作用方式。了解生物質結構的傳統方法是化學法，通過破壞各個組成部分以進行分析，這種分析方法將失去結構的完整性。
成像技術使科學家更詳細深入的了解細胞壁結構和酶解細胞壁碳水化合物聚合物以釋放單糖的過程。科研團隊還利用成像技術研究了除去木質素對生物質的水解的影響、細胞壁結構的納米尺度的變化，及這些變化對反應速率的影響。
NREL的研究小組研究了真菌和細菌的酶系統，這兩種系統都在生物燃料工業中作為生物催化劑生產糖中間體。對細菌中的酶研究表明，不同的酶通過一個大型的腳手架蛋白結合成多酶復合體作用于細胞壁，而真菌的酶系統更傾向于單獨作戰，雖然最終的結果是由多種酶作用共同產生。研究人員還發現，酶越容易接近細胞壁，對細胞壁的降解速率則越高。
文章最后的結論認為：理想的預處理材料應該是細胞壁已經除去木質素，并細胞壁內部附著完整的結構多糖的材料，這是一種相對松散、多孔原生狀結構，利于酶的進入及講解。而非出去細胞壁中的海綿狀碳水化合物，從而是剩余的部分坍塌更為緊密的結構。
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