植物におけるフェニルプロパノイド経路とリグニン生合成の系統発生

フェニルプロパノイド経路は、植物の代謝産物の豊富な供給源として機能し、リグニン生合成の前駆体を提供します。リグニンは最初に気管性に登場し、陸上植物の植民地化で極めて重要な役割を果たしたと仮定されています。このレビューでは、リコピテス、モニロフィテス、体育館、および被子植物におけるリグニン生合成経路の定義における最近の進歩を要約します。特に、植物分類群全体でp-ヒドロキシフェニル、グアイアシル、およびシリンジル - リグニン生合成に関与する重要な構造遺伝子をレビューし、NACやMyBなどの主要な転写因子に関する新しい洞察を考慮して統合します。また、シキメート経路の重要な酵素として標準的に特定された、新しい転写調節因子、5-エノールピルビルシキメート-3-リン酸（EPSP）シンターゼに関する洞察をレビューします。EPSPシンターゼを含むいくつかのケーススタディを使用して、リグニン生合成における遺伝子重複と新機能化の進化プロセスを説明しています。このレビューは、バイオエネルギー作物におけるバイオマスの繰り返しを克服するために、リグニン生合成経路の遺伝子工学に関する新しい洞察を提供します。

The phenylpropanoid pathway serves as a rich source of metabolites in plants and provides precursors for lignin biosynthesis. Lignin first appeared in tracheophytes and has been hypothesized to have played pivotal roles in land plant colonization. In this review, we summarize recent progress in defining the lignin biosynthetic pathway in lycophytes, monilophytes, gymnosperms, and angiosperms. In particular, we review the key structural genes involved in p-hydroxyphenyl-, guaiacyl-, and syringyl-lignin biosynthesis across plant taxa and consider and integrate new insights on major transcription factors, such as NACs and MYBs. We also review insight regarding a new transcriptional regulator, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate (EPSP) synthase, canonically identified as a key enzyme in the shikimate pathway. We use several case studies, including EPSP synthase, to illustrate the evolution processes of gene duplication and neo-functionalization in lignin biosynthesis. This review provides new insights into the genetic engineering of the lignin biosynthetic pathway to overcome biomass recalcitrance in bioenergy crops.