中文摘要：

申请人多年来从事植物酚类、多酚类的生物合成和代谢调控，以及植物细胞壁的合成、修饰和遗传改造的研究；同时利用蛋白质结晶和蛋白质工程手段探讨代谢途径中关键酶的结构和功能的关系、改良酶的活性和功能。近年来，申请人所取得的研究成果包括首次鉴定、解析了与合成植物细胞壁特殊结构成分-软木脂酚类物质相关的酰基转移酶。鉴定、分析了修饰异黄酮结构的丙二酰基转移酶。首次以蛋白质工程手段创建了干扰木质素合成的全新甲基转移酶。申请人作为通信作者在 PNAS、Plant Journal、Journal of Biological Chemistry 等杂志上发表论文 7篇。除此之外，作为第一或共同作者还在Plant Cell、PNAS、Plant Molecular Biology 等期刊上另发表论文26篇，其中SCI 收录24篇。本项目将在已有研究基础上，重点解析禾本科植物细胞壁酚类酰基物质的合成和调控机理。

结论摘要：

本课题以水稻、棉花、白杨树和拟南芥为材料，研究植物细胞壁酰基化酚类物质的合成及其代谢调控机理。分析了56个不同水稻栽培种和白色棉及棕色棉的细胞壁酚类成分及其不同发育阶段的成分变化，通过生物信息学筛选水稻和棉纤维中木质素和酚类物质合成基因。分离、鉴定了一白杨树酰基转移酶 (BAHD) 家族成员，通过在拟南芥中的异源超表达证明该酶主导细胞壁角质层和木栓层酚类物质的合成，进而显著增强转基因植物的抗旱、抗盐特性。分离、鉴定了一个白杨树细胞壁果胶质多糖特异的脱乙酸乙酰基酶的功能，发现其显著影响植物细胞壁的伸展性和可塑性，从而影响植物的生长、发育和繁殖。发现棉纤维BURP蛋白GhRDL1可以促进种子增大和纤维长度增加，其通过与α-expansin蛋白GhEXPA1在细胞壁的相互作用共同提高植物产量。对棉纤维高表达的BAHD家族基因GhACY进行功能分析，获得转基因棉花，正进一步开展研究工作。已发表标注论文有3篇（1篇Plant Cell，2篇Molecular Plant），取得预期进展。细胞壁酚类物质的合成和代谢调控机理研究对于深入认识细胞壁结构，改良农作物抗病、抗逆、抗倒伏等农艺特性，以及改造细胞壁生物质材料的结构特性以促进工业发酵和生物燃料的开发都具有重要意义。