イネNAC転写因子によるポプラの木材補強

二次細胞壁におけるセルロース、ヘミセルロース、およびリグニンで構成されるリグノセルロースは、木材を構成し、地球上で最も豊富なバイオマスです。木材の蓄積の強化は、バイオマスと木材の強度を高めるための効果的な戦略である可能性がありますが、現在は限られた研究のみが実施されています。ここでは、Rice NAC二次壁肥厚因子（NST）転写因子のオーソログであるOSSWN1が、シロイヌナズナ型の茎とポプラ（Populus Tremula×Tremuloides）のシロイヌナズナの茎の二次細胞壁形成を効果的に強化することを実証しました。NST3プロモーター。興味深いことに、トランスジェニックシロイヌナズナおよびポプラでは、繊維細胞の二次細胞壁の濃度化に加えて、髄領域の異所性二次細胞壁の沈着が観察されました。幹の細胞壁の含有量または密度は、成長阻害を引き起こすことなく、シロイヌナズナとポプラでそれぞれ最大38％と39％増加しました。その結果、ポプラで茎の体力が最大57％増加しました。集合的に、これらのデータは、NST3PRO：OSSWN1による木材の補強が、双子葉植物種の木材生産を強化するための有望な戦略であることを示唆しています。

Lignocellulose, composed of cellulose, hemicellulose, and lignin, in the secondary cell wall constitutes wood and is the most abundant form of biomass on Earth. Enhancement of wood accumulation may be an effective strategy to increase biomass as well as wood strength, but currently only limited research has been undertaken. Here, we demonstrated that OsSWN1, the orthologue of the rice NAC Secondary-wall Thickening factor (NST) transcription factor, effectively enhanced secondary cell wall formation in the Arabidopsis inflorescence stem and poplar (Populus tremula×Populus tremuloides) stem when expressed by the Arabidopsis NST3 promoter. Interestingly, in transgenic Arabidopsis and poplar, ectopic secondary cell wall deposition in the pith area was observed in addition to densification of the secondary cell wall in fiber cells. The cell wall content or density of the stem increased on average by up to 38% and 39% in Arabidopsis and poplar, respectively, without causing growth inhibition. As a result, physical strength of the stem increased by up to 57% in poplar. Collectively, these data suggest that the reinforcement of wood by NST3pro:OsSWN1 is a promising strategy to enhance wood-biomass production in dicotyledonous plant species.