玉米秸秆中木质素和纤维素含量与玉米的抗倒性、抗病性、青储玉米饲料质量和生物乙醇转化效率有关。玉米拔节期后，这些结构性成分在相关酶和基因的调控下在茎秆中进行生物合成和积累。然而，决定木质纤维素含量的关键酶、关键转录调控因子，以及这些酶和调控因子在玉米茎秆中的动态变化模式尚不清楚。

近日，四川农业大学联合中国农业科学院都市农业研究所在The Crop Journal在线发表了题为“Identification of key enzymes in lignocellulose biosynthesis from dynamic observations in maize stalks”的研究论文，作者通过对玉米茎秆地上部第3节和第5节间木质素和纤维素含量、相关酶浓度和基因表达水平进行动态测定分析，明确了玉米茎秆中木质纤维素生物合成关键酶及关键调控基因。

研究者选择了5个茎秆木质纤维素含量和抗倒性差异显著的品种作为试验材料，进行了2年的田间试验，研究了拔节后地上部第3节和第5节间木质纤维素含量、相关酶浓度和基因表达水平的动态变化。结果表明，拔节后木质纤维素含量逐渐增加，到吐丝期趋于稳定。采用CCC法、贡献率法和相关分析法确定了COMT（咖啡酸/5-羟基阿魏酸O-甲基转移酶）、TAL（酪氨酸解氨酶）和PAL（苯丙氨酸解氨酶）是木质素生物合成的关键酶（图3），而ZmCOMT、ZmCesA10和ZmCesA8是木质素生物合成的必需基因。ZmMYB8、ZmMYB31和ZmMYB39参与木质素合成相关基因的表达调控，其中ZmMYB31可能作为关键的负调控因子，而ZmMYB39和ZmMYB8则作为正调控因子（图2）。研究还发现，拔节后14天左右是调控第3~5基节间木质纤维素合成的关键时期（图1），这些结果可为田间抗倒栽培策略的制定和高抗倒、抗病性新品种的选育以及玉米秸秆生物乙醇转化率的提升提供理论依据。