近年來，Buckeridge希望能開發(fā)一種新甘蔗品種，在該品種其他位置如莖部也有這樣的奇妙之旅，因為生物量和蔗糖會累積在那里。

在番木瓜成熟期間，其細胞壁分離，讓組織更加柔軟，因為細胞內容物變得不那么“拒人于千里之外”，所以提取水果中的蔗糖就沒有那么費勁了。

而甘蔗根最近被發(fā)現(xiàn)也經歷了類似的過程。它們的細胞壁在發(fā)育過程中會發(fā)生改變，在通氣組織里能形成充滿氣體的細胞間空間。

巴西國家生物乙醇科學技術研究所首席研究員、圣保羅大學生物科學研究所教授Marcos Buckeridge介紹：“通氣組織在水稻等水淹作物中非常常見，因為它支持或能使作物漂浮在水中，同時也允許植物的淹沒部分吸入氧氣和呼出二氧化碳。”

近年來，Buckeridge及其合作者致力于研究甘蔗根細胞中涉及這塊領域的基因，希望能開發(fā)一種甘蔗品種，在植物其他位置如莖部也有這樣的奇妙之旅，因為生物量和蔗糖會累積在那里。這些甘蔗的細胞壁會像木瓜一樣柔軟，叫作“木瓜甘蔗”，而且更容易降解，并大規(guī)模生產第二代生物乙醇（從生物量中獲得）。

國家生物乙醇科學技術研究所的科研人員和巴西的大學同行、國外研究者合作，現(xiàn)在已經取得了一些進展，揭示了甘蔗根細胞分離中涉及的首個基因序列，并闡明它們在這一過程中的作用。相關研究成果發(fā)表于《實驗植物學雜志》。

“如果我們成功地促成甘蔗莖細胞壁分離，不僅可以減少用于水解的酶數(shù)量——酶可使甘蔗渣等殘余物中的碳水化合物降解并轉化為可發(fā)酵的糖，從而獲得第二代乙醇——而且還可以增加蔗糖萃取?！盉uckeridge說。

研究人員對甘蔗根通氣組織發(fā)育初期所必需的兩個基因進行測序。第一個是scRAV1，它編碼控制植物葉片老化的RAV轉錄因子。第二個是scEPG1，它編碼多聚半乳糖醛酸內切酶（EPG）。這種酶降解能使細胞保持在一起的果膠，從而有助于細胞分離以及通過通氣組織形成軟化的水果組織。

由于甘蔗基因組的復雜性，每個染色體有幾個副本，每個基因有許多變體，這兩個基因從17個人工細菌染色體中測序得到。這些克隆載體包含與甘蔗品種“R570”同源的基因組區(qū)域。

基因組區(qū)域分析和激活分析表明，scRAV1控制了甘蔗根通氣組織形成過程中果膠的早期降解，scRAV1產生的蛋白質與scEPG1啟動子結合，阻斷了該基因的轉錄。

“我們的研究成果為利用生物技術對甘蔗進行基因調控來促進第二代乙醇的生產鋪平了道路?！盉uckeridge表示，這是第一步。

他們開發(fā)了一種scRAV1增強表達的甘蔗品種，還發(fā)現(xiàn)一種microRNA能夠特別抑制scRAV1，并刺激植物中scEPG1的表達。

Buckeridge介紹，“在這個品種中，我們開始看到甘蔗細胞壁的軟化，這與我們想要的效果相似。例如，有些植物的莖不能保持直立。從這里起步，我們就有發(fā)展‘木瓜甘蔗’的可能?！?br />