阐明细胞壁部件在玉米剥削中的多功能作用

背景

除了使用玉米谷物作为食物和饲料，玉米秸秆可以作为一种有利可图的副产品用于纤维素乙醇生产，而整株植物可以用于青贮生产。然而，玉米螟虫是影响玉米产量的重要因素之一。总体而言，细胞壁组成是决定玉米生物量质量和害虫抗性的关键。本研究旨在评价不同玉米基因型的四种细胞壁组分(纤维素、半纤维素、木质素和羟基肉桂酸酯)的组成，并了解这些组分是如何影响玉米对害虫的抗性、乙醇容量和消化率的。

结果

以下结果可以强调:(i)害虫的抗性材料可能显示出低细胞壁p -香豆酸和低半纤维素含量(ii）具有高纤维素含量和高二阿魏酸盐交联的细胞壁的自交系可能表现出更高的乙醇生产性能(iii）和具有增强消化率的自交系的细胞壁可能缺乏中性洗涤纤维和diferulats，结合了富含G亚基的木质素聚合物成分。

结论

结果表明，在不同用途的最佳性能测试中不存在玉米细胞壁理想型，玉米植株应针对每种特定的应用进行专门育种。

组织的可及性、延展性和消化率将决定玉米的重要特性，如对螟虫的抗性、茎病、饲料质量和用于乙醇生产的糖化。这些特征取决于细胞壁的组成和结构[1］．玉米螟虫抗性的遗传变异[2，用于细胞壁组成和降解性[3.和乙醇生产[4已在玉米中发现。

玉米自交系具有不同的防御机制(即植物形态性状、抗生素化合物、细胞壁硬化等)，这些机制决定了一个特定自交系的玉米螟虫抗性水平[5］．同样，糖化率或细胞壁降解率取决于自交系的细胞壁组成和性质，以及它们对预处理和水解的反应[6］．因此，似乎不同的基因型可能有不同的防御机制，对预处理反应不同，并有不同的细胞壁特性，促进糖化或消化。

玉米育种策略通常集中在一种特定的性状（耐毒性，消化率或乙醇生产）上产生对细胞壁组分的间接影响。例如，改善玉米螟抗病抗性的复发选择增加了改善玉米循环的髓组织中的细胞壁结合的羟基凝集浓度[7.］．Buendgen等人[8.[]对第一代和第二代欧洲玉米螟虫抗性进行了五轮筛选，发现玉米叶鞘和叶柄中中性和酸性洗涤纤维值(NDF、ADF)和木质素含量均有所增加。类似地，Bergvinson等人[9.研究发现，在不同的选择周期中，双阿魏酸的浓度都有所增加，以提高玉米螟虫的抗性。

在柳枝稷中，Sarath等人[10]研究了高、低干物质消化率(IVDMD)的不同繁殖世代。这种选择导致了不同种群的木质素浓度和酸性洗涤纤维。这两个群体的植物也表现出不同的细胞壁组成和对水解酶的可及性[11]，这导致了IVDMD增加的植物的净平均乙醇产量的增加。同样，Vogel等人在柳枝稷上进行了六代饲料IVDMD的不同育种[12]观察了不同种群的细胞壁纤维、木质素含量、基质多糖和酯化阿魏酸盐的差异。同样，对苜蓿茎秆糖化效率的选择提高了所选品系的葡萄糖释放量，并降低了木质素含量[13］．

细胞壁结构的直接变化也会影响玉米的最终用途。玉米髓中二阿魏酸酯含量的成功发散选择导致了细胞壁组成的变化[14］．这些变化导致了细胞壁的变硬，这是阻止玉米螟虫攻击和发育的主要因素。然而，异戊酸酯的增加与葡萄糖浓度的降低有关[15］．此外，玉米髓中分散质含量的增加对细胞壁降解性能有负面影响。Jung等人[16]研究了阿魏酸交联对青贮玉米干物质采食量、产乳潜力和体内消化率的影响。超临界流体)突变体。呈现突变的系显示木质素与阿拉伯木聚糖的醚阿魏酸交联减少。饲喂该突变体的牛表现出更大的干物质采食量和产奶量。

研究细胞壁和玉米用途之间关系的最后一种方法包括突变体或转基因评估。褐中脉突变体(BM.1-4)是研究消化率和木质化的极好材料[17］．这些突变体具有较好的表型特征，如木质素浓度降低、木质素组分变化和酯化酚改性率。这种细胞壁组成的变化产生了更高的消化率和喂养牛时更高的摄食率[18］．此外，苯丙素途径的修饰，通过上调和下调直接影响木质素含量和单酚组成的酶，已经与提高几种作物的糖化效率有关。例如，转基因柳枝稷的肉桂醇脱氢酶(CAD)水平降低，从而降低了木质素含量和改变了木质素组成，显示出糖释放和饲料消化率的改善[19］．

考虑到有限的细胞壁成分已经在特定和有限的研究中进行了测试，目前的研究目的是通过相同的试验试验广泛地表征不同应用的玉米基因型的细胞壁成分和性能。目前的工作具有包括在20个自交系的遗传多样性选择细胞壁的广泛特性的优点。这将有助于我们在更有限的遗传环境中确认先前建立的关系。测定了所有自交系的细胞壁组成(纤维素、半纤维素、木质素和羟基肉桂酸酯)，并对不同用途(饲料消化率、乙醇生产、消化率和糖化)的适宜性进行了评估。

本研究的主要目的是了解不同基因型玉米细胞壁的4个组分的组成，并阐明这4个组分对玉米抗虫性(R)、乙醇产量(E)和饲料消化率(D)的影响

植物材料

对一组20个自交系进行了评估（表1）1）.这些自交系根据它们被纳入面板集的原因分为组:

1. 1.

   自交系的第一个子集包括与玉米螟虫抗性有关的玉米自交系[2］．其中，EP42、EP47和EP17、EP53、EP105、EP125、EP86、F473、PB130、A509为易感株系。抗性群体(除EP105外)由多亲本先进代杂交(MAGIC)群体的8个创始人中的7个组成[20.，21，22］．EP105由A671 x A295十字衍生而来，以获得简化的隧道长度[23］．能抵抗玉米螟虫攻击的品种显示出独特的防御机制[24］．这个自交系的子集被mission Biológica de Galicia 's种质资源库获得并授予。

2. 2.

   第二个子集包括来自农业和农业食品加拿大（AAFC）：C103，CO384，CO348，CO442和CO444的五条自交系。近交C103在茎中具有高浓度的蔗糖。Reid等人。[25]以C103为雄配，以CO348、CO384、CO442和CO444为杂交组合。作者提出将这些杂交种用于生产乙醇和青贮生物质，称为“糖玉米杂交种”。这一自交系的子集是由加拿大东部谷物和油籽研究中心的拉娜·里德博士获得并授予的。

3. 3.

   最后一组由杂交组合中表现良好的自交系组成。近交系EC212在高动物消化率方面具有非常好的一般和特异性组合倾向[26]. 这个群体是由自交系A654和W182B组成的，它们都属于里德种质群。玉米杂种优势格局明显；在这种情况下，我们期望与魔法近亲繁殖的父母，这些不属于里德种质优良的杂交组合。近交系EC212是由马贝贡多CIAM种质库的Jesus Moreno博士和Misión Biologia de Galicia种质库的A654和W182授予的。

田间试验设计

2016年和2017年，在西班牙西北部的蓬特韦德拉(Pontevedra)(北纬42°25′，西经8°38′，海拔20米)对该近交系进行了评估。两项试验均采用三次重复的随机区组设计。第二年，由于自交系PB130缺乏种子，自交系的子集减少到19个。每个试验田由3行组成，每行人工种植15个双核仁岗，每行连续岗间距为0.18 m，行间间距为0.8 m，最终密度为~ 70000公顷^-1后变薄。当地的农业实践得到了落实。

农艺性状

对每个小区，从播种到一半花粉脱落或有一半出丝的天数分别记录为开花天数或出丝天数。谷物和秸秆产量是在收获时记录的。生丝后70天);同时记录出丝后55天的饲料产量。

粮食产量

在小区中收集穗重并以Mg ha表示，计算籽粒产量^-1在14%湿度。由下式确定:

如果湿度表示为百分比，则在240厘米的样品中使用水分仪表Kett（Model PM-400）记录^3.方程上的值8.6对应于一个常数，用于调整14%湿度下的产量。因此，计算单株产量，然后转化为Mg ha^-1．

干草和饲料产量

每个小区记录2-10株无穗植株的重量(鲜秸秆重量)，并采集秸秆样品，估算秸秆干物质百分比，进行糖化效率分析。新鲜的秸秆样品称重(样品鲜重)，切碎，在强制空气摄像机中35℃预干燥，在60℃炉中干燥，7天后再次称重(样品干重)。每个地块的干炉样品在威利研磨机中接地，用0.75 mm筛网进行糖化分析。饲草产量和饲草干物质的计算与此相似，但采用出丝后55天收集的完整植株。

以干物质镁为指标测定秸秆和饲草产量^-1由下式确定:

籽粒产量计算为单株产量，转化为Mg / ha。

细胞壁生化特性

主耳以下的第二个是每个图中的五个植物中收集的第二个子体。丝绸后55天收集样品。每台收获的专区在-20°C中冷冻直到分析测定。然后，将样品在60℃下干燥，并在分析之前，在0.75mm筛网中在Wiley（Arthur H. Thomas，Philadelphia，PA）磨机中。

除非另有说明，否则测定是基于整个干节间组织。其他一些生化性状(纤维素、总糖和中性糖、糖醛酸和木质素单体组成)根据Melida等人修改的细胞壁分离方案在这些节间的分离细胞壁中进行测定[27］．

纤维素量化

纤维素采用Updegraff法定量[28］．纤维素糖的浓度是通过蒽酮法[29以葡萄糖为标准。

半纤维素

对于总糖、中性糖和糖醛酸，称取5 mg组织，并在212℃下通过添加2 ml 2 M三氟乙酸（TFA）水解1 h。以葡萄糖为标准，苯酚-硫酸法测定总糖含量[30.］．间羟基联苯法测定糖醛酸含量[31]，以葡萄糖醛酸为标准。采用高效阴离子交换色谱(HPAEC) (Carbopac PA-10;Dionex，坎伯利，萨里，英国)之前由琼斯等人描述。[32］．

木质素含量及木质素单体组成

总木质素含量采用Klason木质素协议[33］．用硫酸解法测定单体组成，然后用气相色谱-质谱(GC-MS) [34］．硫酸解过程估计由主要β-连接的木质素亚基的比例O.-4个链接。

Hydroxycinnamates

一个最近优化的协议由Santiago和col. [35用于细胞壁结合羟基肉桂酸的定量[35］．酚醛酸（FA）和p -香豆酸（PCA）购自西班牙马德里的Sigma Aldrich Quimica SL。通过与5个FA二聚体的比较，证实了FA二聚体的同一性 − 5标准或公布的保留时间和紫外光谱[36］．总二苯醚含量(DFAT)计算为以下三种已鉴定和定量的DFA异构体:DFA 8-O-4、DFA 5-5 -和DFA 8-5的总和。DFA 8 - 5浓度计算为8−5-环(或苯并呋喃)-DFA和8 - 5-非环(或开放)的总和。

纤维组成

用近红外光谱法测定了中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)的含量。我们使用纤维中的半纤维素含量作为ADF和NDF之间的差异，在半纤维素估计中加入了一个新的变异。我们将在文中将这种测定称为半纤维素定量百分比(%)。干燥和接地(1 mm)样品的光谱信息是使用Foss NIRSystem 6500单色分光光度计(Foss NIRSystem, Silver Spring, Washington, USA)，位于恒温箱(24±1°C)，提供一个旋转模块，在400和2500 nm之间的光谱区域进行反射率测量，以2 nm的间隔。光谱数据的收集和化学计量分析采用WinISI II v程序进行。1.5 (Infrasoft International, Port Matilda, PA, USA)。为了检测预测模型是否存在外推，使用Mahalanobis (GH)对“异常值”样本(可用近红外光谱定标组中没有代表的光谱)进行了识别。选择GH值大于3的样品，说明该样品不属于校正组[37］．被识别为异常值的样品在LIGAL实验室通过参考方法进行分析。随后，将参考值整合到标定组对应的光谱库中，对近红外预测方程进行扩展和更新。异常样本采用参考方法湿法重复分析。NDF和ADF按照Van Soest和Robertson提出的程序进行[38]为国家国防军，由戈林和范索斯特[39为ADF，适应于纤维系统1020型蒸馏炉(Foss Tecator AB, Höganäs，瑞典)。

糖化效率

糖化分析如Gómez等人所述[40］．将样品在90℃下用0.5M NaOH预处理30分钟，用500μL乙酸钠缓冲液洗涤四次，并在50℃下进行酶消化（Celluclast CTEC2，7FPU / g）8小时。释放的糖量（Nmol mg^-1材料^-1H^-1)采用3-甲基-2-苯并噻唑啉酮氢腙法对葡萄糖标准曲线进行评估。

有机物的消化率

通过近红外光谱（NIR）在Ligal的近红外光谱（NIR）也决定了节节的有机物质（DOM）的消化率。以相同的方式获得干燥和接地（1mm）样品的光谱信息，所述纤维估计的方式得到。通过蒂利和特里描述的体外消化率进行分析被识别为异常值的样品，[41由亚历山大和麦高恩修改[42］．

统计分析

方差分析

根据SAS程序(9.4版)的SAS混合模型程序(PROC mixed)对每个性状进行个体和组合方差分析[43，除了DOM和光纤，因为这些估计没有被复制。结合2年分析数据，计算各自交系的最佳线性无偏估计量(BLUES)。以自交系为固定效应，以年、年内复制、株系×年为随机效应。自交系间的均数比较采用Fisher保护最小差异法(LSD)进行。

相关分析

使用REML估计根据发布的SAS混合模型程序计算R.E.D特征和产量（谷物，液体和饲养产量）之间的相关系数[43］．

对比分析

通过方差分析，将自交系按糖化效率分为高、低两类。对有机质消化率进行了定性分类。根据之前对这些材料的评估，这些自交系也根据其对玉米螟虫的抗性或易感性进行了分类[2］．对玉米螟虫的抗性与坑道长度较低有关。在本例中，根据之前的评价结果，仅由5个自交系组成群体[2]. 利用这个新的数据集，进行均值比较，以确定高组和低组之间细胞壁组成是否存在显著差异。

多元线性回归分析

为了了解玉米细胞壁成分与经济重要用途(R.E.D)之间的关系，以细胞壁成分为可能预测因子，建立了糖化效率和DOM的多元线性回归模型。在SAS中使用了PROC REG过程之后的逐步方法[43］．仅选择具有小于0.15的显着值的变量。

方差分析和均值比较

农艺性状

供试自交系亚群各农艺性状均有变异(附表)1）.自交系的谷物、牧草和秸秆产量也不同。x年自交系互作仅对籽粒产量有显著影响(数据未显示)。

细胞壁成分

本研究中包括的自交系在纤维素、木质素和羟基肉桂酸盐方面存在差异，但在半纤维素方面没有差异。对于木质素聚合物，我们发现不仅木质素含量(Klason lignin)有变化，而且木质素单体组成也有变化(补充表)2-5）.羟基肉桂酸在自交系间的变异除FA变异外p -值(0.06)则接近显著性水平(补充表4）.

各近交系间的中性糖含量和半纤维素相关性状差异显著，而糖醛酸、总糖和阿拉伯糖/木糖比值的基因型×环境互作显著。在20个基因型中，我们没有发现单糖组成的差异。

R.E.D特征

对经济重要性的所有特征有很大的变化。在涉及最终使用玉米的试验中，近交系对糖化效率显着不同，范围从85.98 nmol mg^-1材料^-1H^-1在近额CO384至107.72 nmol mg^-1材料^-1H^-1在F473(补充表6）.DOM值为53.4% ~ 63.8%。各近交系间隧道长度差异不显著。

R.E.D.与产量性状的相关性研究

通过产量性状与R.E.D的相关性分析，分析了产量性状间的协方差。仅描述了绝对值在0.50以上的显著相关性，但完整的相关性集显示在表中2．这些性状之间唯一的强相关性是在秸秆和饲料产量之间(R._P. = 0.66).

对比与多元线性回归分析

为了了解玉米细胞壁成分与经济重要用途之间的关系，我们进行了对比分析和多元线性回归分析。利用方差分析得到的数据，以及之前隧道长度的数据，我们将自交系分为高、中、低3个等级进行对比分析(表1)3.和4）.对于多元线性回归模型，我们以糖化效率和DOM为因变量进行分析。每个变量的模型如表所示5．

总体上，感病自交系的半纤维素含量较高p -香豆酸比耐血交。高糖化效率组（E.）之间的差异对于高糖化效率组较大的阿魏酸二聚体浓度是显着的。在多元线性回归分析中支持这些结果，我们鉴定了纤维素和DFA 8-5-B，显着参与了糖化的变异性。关于饲料原料（D.），高度可降解的线呈呈较低浓度的PCA，DFA 5-5，DFA 8-5-L和DFAT，血糖醛酸的比例较低，以及更大的G亚基比例。此外，我们在多元回归模型中获得的，DOM对NDF中的内容产生负面影响，而受FA和G亚基的积极影响。

研究农艺性状、细胞壁性状和R.E.D性状的变异

农艺性状

结果表明，自交系均能较好地适应Pontevedra(42°25′N, 8°38′W, 20 m above sea level)的生长条件。重要的是要强调产量评价中的两个事实:(i)每个自交系获得的价值指的是最大潜在产量，而不是小区中的产量;(ii)这些值是自交系的，不是用来测试产量的标准材料，因为它是杂交组合。

细胞壁成分

除半纤维素外，各主要细胞壁组分的自交系差异显著。对于木质素聚合物，与以往研究一致，S亚基所占比例最大，H亚基所占比例最低[44］．羟基肉桂酸在自交系间的变异也被发现，p -香豆酸是最丰富的羟基氨基酸，与之前的研究一致[5，15］．

在评估的20种基因型中，我们没有发现基质单糖组成的变化，这可能是次级细胞壁的变异低于初级细胞壁的结果[45］．然而，第二节间单糖组成的缺乏差异并不排除像Barros-Rios等人之前观察到的那样，在更特定的茎组织(髓和皮)上存在自交系间的变异[46］．

R.E.D特征

关于乙醇生产，我们发现糖化效率的变化。其他研究人员采用相同的方法和预处理方法研究了几种作物的糖化效率;糖化效率在不同基因型间存在差异。物种如芒草柳枝稷或甘蔗是很有前途的生物燃料工业生产候种，因为它们具有高生物量产量(15-25毫克/公顷)、广泛的地理适应性、优越的固碳能力和高效的养分利用[47］．然而，这些物种不能轻易地在广泛的商业规模上实施。相比之下，玉米是最重要的作物，全世界生产了13亿吨干玉米秸秆[48]; 并可能以农业残留物的形式提供大量的木质纤维素（5毫克/公顷）[47］．鉴于与其他作物相比，糖化效率的结果，玉米作为一种突出的模型，能够在质量和数量上对能源工业的原料做出显著贡献。

与预期相反，茎秆可溶性糖含量高的杂种亲本自交系(C103、CO348、CO384、CO444和CO442)糖化效率并不是最有希望的，除了自交系CO442 [25］．另一方面，其他一些自交系A654、EC212、EP17、EP42和F473也可作为提高糖化效率的潜在候选材料。其中4个入选欧洲燧石杂种优势群(EC212、EP17、EP42和F473)，最后一个入选Reid群体(A654)，使其在获得优良杂种优势的同时获得较高的糖化效率。

DOM的排序与之前发表的玉米体外消化率值一致[49］．有机质消化率玉米高于高粱，范围为40 ~ 45%;稻草，23.6% - 36.9%;大麦茎，从32到35%不等[50，51］．

细胞壁成分与R.E.D.性状的关系

对玉米螟的抗性与玉米螟在茎中的幼虫产生的较短的孔道有关[2];根据我们的结果，节间的抗性自交系将呈现低浓度的对香豆酸和低半纤维素含量的细胞壁。与木质素增强细胞壁相比，自交系具有高纤维素含量的细胞壁和高分散交联，可能具有较高的糖化效率。最后，具有更高消化率的自交系必须具有较差的中性洗涤纤维和双阿魏酸交联细胞壁，并与富含G亚基的木质素聚合物结合。

我们的研究结果表明，半纤维素与害虫抗性有关。Krakowsky等人[52]表明，经ADF调整后的茎鞘NDF与欧洲玉米螟茎秆掏空呈正相关。调整后的NDF代表相对可消化的半纤维素部分。此外，Terra等人[53]发现半纤维素部分被幼虫消化Erinnyis ello.食大戟属植物pulcherrima叶子，而不是其他细胞壁组分。较大比例的半纤维素可能有利于昆虫的攻击，而其他结构组分涉及组织加强，例如木质素，导致幼虫进展[54］．

对于DOM，高浓度的纤维(纤维素、半纤维素和木质素)由于动物能量摄入的限制而直接影响消化率[55］．与我们的结果一致，Wolf等人[55]分析了两个玉米群体(NDF、ADF、木质素和二氧化硅浓度高低的玉米群体)，发现NDF含量低的群体也表现出较高的消化率。

葡萄糖醛酸浓度过高对DOM也有不利影响。半纤维素可能是可发酵糖的潜在贮藏场所[56但是，与纤维素不同，半纤维素不是化学均匀的。玉米纤维Xylan是含有β-（1,4） - 链接木糖残留物的复杂杂氧基亚之一[57］．约80%的木聚糖骨架被与木糖残基的O-2和/或O-3相连的阿拉伯糖或葡萄糖醛酸单体侧链高度取代。在诸如DOM等过程中使用的水解酶的效果受到阿拉伯木聚糖一级结构变化的影响[58］．基于Van Eylen等人的研究[59和Appeldoorn等人[60血糖醛羰基毒素中乙酸，尿酸和阿拉伯糖侧基的频率的减少将同时导致细胞壁重克的减少。阿拉伯辛链条，特别是血糖糖酸中的更多取代可以干扰水解酶的特定作用模式，限制了这种方式。

感病自交系和抗病自交系的PCA浓度不同;易感线呈现较高的浓度p -香豆酸。这个结果似乎与以前的结果相矛盾，因为高浓度的p -香豆酸与抵抗玉米螟有关[5］．相反，较高的PCA浓度与较低的DMO有关。大多数p -香豆酸的积累与木质素化同时发生，其积累可视为木质素沉积的相关指标。在草，木质素酰化(主要丁香基单位)在γ位置p -coumarates [61］．酰化作用对木质素S单元的键合模式、木质素的空间组织以及它们与多糖相互作用的能力有显著影响。众所周知，丁香基型木质素形成更线性的结构，[62)，只有少量或没有分支，聚合度较低。这种木质素结构保护壁中更大比例的多糖不被消化;从而降低细胞壁消化率[62］．S木质素参与防御生物胁迫[63，64，65]. 至少在被评估的材料中，间接与更多PCA乙酰化有关的S型木质素可能有利于蛀虫的易感性。研究之间的明显不一致可能是由于分析的组织类型所致；例如，在目前的工作中，对茎（髓和皮）进行了分析，而在以前的研究中只使用髓组织[15，24］．

在我们的研究中，同样与木质素结构有关的是，高消化率组的品系表现出更大的G亚基比例。Mechin等人[3.)的S/G比值降低，因此S在BM.3个突变体，其特点是提高了秸秆消化率。他们还观察到S亚基比例的下降与G亚基比例的增加相平衡;在其他因素中，哪一个可能是导致降解性增加的原因之一bm3型突变体，与我们的结果一致。

木质纤维素多糖，主要是纤维素(40%)，作为乙醇中细胞壁糖发酵的主要底物[40];因此，富含纤维素的细胞壁有更多的糖可以发酵。提高纤维素的相对含量已经是发展先进木质纤维素原料的主要策略之一[18］．

在木质素化过程中，阿魏酸和二魏酯通过酚羟基醚化生成木质素聚合物，[66]形成多糖-木质素基质，使细胞壁更难以被酶水解[66］．DOM对比分析的结果与这一陈述一致:最易消化的系是那些细胞壁被diferulates交联较少的系。相反，我们的研究结果表明，更高浓度的酯diferates可以与提高玉米秸秆的糖化效率有关。然而，由于糖化前的预处理对提高水解酶的效率至关重要，所使用的预处理可能是导致这种意想不到的联系的原因。在几种可以使用的前处理中，碱性前处理由于其特殊的细胞壁组成适合于玉米秸秆和其他单子叶植物[67］．已知综素单子叶的细胞壁含有半纤维素内的碱性不稳定的酯交联酯[68)，以及其木质素中酚羟基含量高，导致碱的溶解度增加[69]使细胞壁极易被碱预处理脱木素[6］．因此，对玉米等禾草进行温和碱预处理显示出了巨大的优势，因为这些预处理既可用于生物质分馏，也可用于产生高度易于酶水解的预处理生物质[15，66]. 这也可能涉及细胞壁的可塑性，因此细胞壁中更多的交联元素可能取代其他结构元素的沉积，例如木质素，最终有利于解构[70］．如果细胞壁的结构增强主要是由于二聚体介导的更大的交联效应，考虑到样品的预处理中通常包括皂化，并会消除这些化合物，这可能代表了乙醇获得过程的改进[71］．李等人[6]在对26个玉米自交系的一个子集进行的研究中发现，预处理的细胞壁水解产物与碱预处理释放的阿魏酸盐呈正相关，表明打破细胞壁聚合物之间的阿魏酸盐交联是预处理的一个重要结果。这一结果加强了这样一个假设，即细胞壁的结构支持是基于一个更高的交叉连接的diferotables可能更有利的糖释放，但只有在相应的碱性预处理后。如果不进行预处理，交联作用对糖化仍然是不利的。另一方面，较大比例的酯键二蕨可能表明与木质素结合的醚键二蕨比例较小，因此细胞壁不太坚韧。然而，在目前的湿化学程序下，乙醚连接的微粒无法精确测定。

有没有可能找出一种在R.E.D.中有用的典型?

我们的结果表明，很难找到满足R.E.D三种要求的细胞壁组成的玉米理想型，因为一种成分组合有利于一种用途，而不利于另一种用途。例如，影响细胞壁消化率和糖化效率的二元酸含量，或影响耐蛀性和糖化率的二元酸含量，都是以相反的方式。因此，我们可以从这组细胞壁组成性状的最佳组合中获得一个假定的基因型，用于特定的用途。尽管如此，在这组自交系中，我们发现了具有高糖化效率和有机物消化率的自交系:EP42和EC212;然而，我们必须注意到，两者都很容易受到玉米螟虫的攻击。

对20个自交系的农艺性状、细胞壁组成和糖化效率进行了基因型变异分析。这些自交系所代表的种质是一个潜在的变异来源，可以利用玉米作为一种资源改进生物燃料生产。

不可能定义一种细胞壁理想型同时满足所提议的三种用途的要求。我们必须确定具有更好的细胞壁性状组合的自交系，为玉米的最终用途，用于未来和特定的育种计划。根据这些结果，我们可以提出一个玉米细胞壁理想型，以改善每个特定的区域:(i)节间的螟虫抗性可能涉及低细胞壁p -香豆酸浓度高，半纤维素含量低;必须通过增加纤维素和分散剂的存在来提高糖化效率;(iii)为了提高消化率，细胞壁必须具有较差的中性洗涤纤维和分散交联，并与富含G亚基的木质素聚合物结合。

在当前研究期间使用和/或分析的数据集将根据要求提供给相应的作者。

AAFC公司：

加拿大农业和农业食品

ADF:

酸性洗涤剂纤维

ARA:

阿拉伯糖

阿瑞克斯：

比阿拉伯糖和木糖

AX:

阿糖基木聚糖

布鲁斯:

最佳线性无偏估计量

BM.：

Briwn中脉

计算机辅助设计：

肉桂醇脱氢酶

CEL公司：

Celullose

DFA 5–5：

差异酸5-5

DFA 8 - 5:

差异酸8-5

DFA 8-5-b:

Diferulic酸8-5-Benzofuran

DFA 8-5-L：

差异8-5线性

DFA 8-o-4型：

Diferulic酸8-O-4

DFAT:

总差异酸

DOM:

有机物的消化率

费尔南多-阿隆索:

阿魏酸

福斯：

海藻糖

旅客:

亚基克

加:

半乳糖

联欢晚会:

半乳糖醛酸

GCA:

良好的综合配合力

GLU:

葡萄糖

GLUA:

葡萄糖醛酸

H:

亚基H

HEMTOT:

半纤维素总量百分比

IVDMD:

体外干物质消化率

IVNDFD：

中性洗涤纤维的体外消化率

吉隆坡:

Klason木质素

迷幻药:

至少意义不同

魔法:

多种高级一代Intercross

男人:

甘露糖

检测:

近红外光谱

NDF:

中性洗涤剂纤维

NSHEMICEL:

中性糖半纤维素

主成分分析：

P.香豆酸

主要:

主成分

红色的：

耐药抗性，乙醇生产，饲料消化率

RHA:

Rhammanose

总机:

表型相关性

史:

亚基的

S:旅客:

S: G比

SACC:

糖化效率

TL：

隧道的长度

Tshomeel：

半纤维素中的总糖

UAHEMICEL:

半纤维素中的醛酸

XYL:

木糖

我们非常感谢Simon J McQueen Mason教授对英国约克大学CNAP的支持。我们感谢拉娜·里德对加拿大自交系的移植，以及北德克萨斯大学迪克森实验室对木质素成分分析的支持。我们感谢Pedro Revilla博士和Ana博士Butrón对手稿的最后校对。

这项研究是在维戈大学(西班牙)的“水校区农业食品研究和转移中心”(CITACA)的框架下进行的，该中心得到了加利西亚政府的经济支持，并在MIsión Biológica de Galicia-CSIC。该项目由“Ciencia计划Tecnología de España”资助(项目RTI2018-096776-B-C21和RTI2018-096776-B-C22与欧盟FEDER项目共同资助)。a . López-Malvar博士奖学金由维戈大学和RTI2018-096776-B-C22项目合同授予。圣地亚哥博士后项目“Ramón y Cajal”得到了西班牙经济和竞争力部、维戈大学和欧洲社会基金的资助。资助机构在研究设计、数据分析和手稿准备方面没有发挥作用。

从属关系

1. Facultad，DeBiología，Deavicalea Vegetamena Del Suelo，大学Vigo，As Lagoas Marcosende，36310，Pigo，西班牙

   AnaLópez-Malvar＆Rogelio Santiago

2. Agrobiología Ambiental, Calidad de Suelos Y Plantas (UVIGO)， Unidad Asociada a La MBG (CSIC)， Vigo，西班牙

   AnaLópez-Malvar＆Rogelio Santiago

3. Misión Biológica de Galicia (CSIC)， Pazo de Salcedo, Carballeira 8, 36143，蓬特韦德拉，西班牙

   罗莎安娜Malvar

4. 一些受影响,Dpto。Ingenieria Recursos Naturales Y medium Ambiente, 36005，蓬特韦德拉，西班牙

   Xose卡洛斯Souto

5. 英国约克大学，海斯灵顿，YO10 5DD，约克，英国

   莱昂纳多·达里奥·戈麦斯和蕾切尔·西姆斯特

6. Dpto。Ingeniería Y Ciencias Agrarias， Área de Fisiología Vegetal, Universidad de León, Campus de Vegazana s/n, 24071, León，西班牙

   安东尼奥Encina

7. 北德克萨斯大学生物科学系生物发现研究所，1155 Union Circle， #311428, Denton, TX, 76203-5017, USA

   Jaime Barros-Rios

8. Galego de Análise Do Leite (LIGAL)实验室，马贝贡多，15318,A Coruña，阿贝贡多，西班牙

   索尼娅Pereira-Crespo

贡献

RAM，RS2构思和设计研究。RAM，RS2，AL，参加其设计并进行了现场试验并参加了样品收集;AL，RAM，RS2进行了数据分析;al写了稿件;LDG，RS1，JBR和SP进行实验室分析并辅助糖化效率，木质素组成和NIRS测定。AE和XCS，对稿件的讨论作出了重大贡献。所有作者阅读并认可的终稿。

相应的作者

对应到安娜Lopez-Malvar．

伦理批准和同意参与

不适用于本研究。

同意出版物

不适用于本研究。

相互竞争的利益

作者们宣称他们没有相互竞争的利益。

出版商的注意

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