化石能源的剧烈消耗使得能源问题越来越严峻,来源丰富、价格低廉并且对环境友好的生物能源正逐渐成为研究热点。但是由于木质素自身的抗降解特性,对木质纤维素的利用同时存在着诸多的经济上和技术上的障碍。预处理木质纤维素能够增加水解酶对葡聚糖和木聚糖的接触性。相对于传统的理化预处理,生物预处理由于使用的真菌及其分泌的酶来源天然、环境友好并且作用条件温和而具有多种优势,但是生物预处理效率偏低,需要筛选高效降解木质素的担子菌,同时需要对木质素生物合成途径进行遗传操作来改变木质素的含量和单体比例,最终提高预处理的效率并最终达到提高乙醇产量的目的。此外,在降低植物木质素的含量的同时结合高效降解木质素的酶学处理在制浆、漂白和废水处理等行业也有巨大的应用前景。白灵菇能够大量高效地分泌胞外漆酶,本研究连续使用DEAE-cellulose、 CM-cellulose和 Q-Sepharose离子交换层析和Superdex 75分子排阻层析,得到Lac1、Lac2和Lac3三个漆酶同工酶,分子量分别为68、64和51 kDa。三者的最适pH均为3.0,Lac1和Lac3的最适温度位于50-60℃之间,Lac2的最适温度为60℃。Lac2在30-70℃处理区间内具有最佳的温度稳定性,Lac2在pH 3.0-8.0的范围内不如其他两种同工酶稳定,但是不同pH对Lac2活性的抑制主要发生在处理的起始阶段。Lac1、Lac2和Lac3对芳香性底物的作用特性各不相同,每种同工酶都能选择性地高效氧化某些底物。动力学常数(Km和Kcat)显示,Lac3对ABTS有最高的亲和力,但是Lac2对ABTS的催化效率最高。Gel-Fractionation LC-LTQ-Orbitrap-MS得到的同工酶肽段与数据库中的漆酶家族成员具有高相似性。选取含量最高、性质稳定且能够氧化多种结构的底物的Lac2对染料进行脱色,相对于水提物,Lac2催化效率更高,但是通过延长脱色时间,水提物也能达到与Lac2相当的脱色程度。进一步分析Lac2对孔雀绿的解毒作用表明,降解产物对六种供试的细菌和真菌都无毒性,GC-MS分析证明孔雀绿分子的降解首先经历四个甲基基团的移除,形成的氨基基团进一步被降解或发生聚合反应,最终形成无毒无色的物质。Arogenate dehydratase (ADT)是催化苯丙氨酸生物合成最后一步的关键蛋白,除合成蛋白质,苯丙氨酸也是合成许多次生代谢产物的前体。使用RNAi技术,分别降低PtaADT1、PtaADT2、 PtaADT3并同时降低PtaADT1和PtaADT2在杂交杨树中的表达量,结果表明PtaADT1-RNAi、 PtaADT3-RNAi和 PtaADT1-RNAi::PtaADT2-RNAi能够降低木质素的含量。UPLC-ESI-MS结合基于R算法的XCMS进行无目的的代谢产物处理分析表明,PtaADT-RNAi对叶片组织中的代谢产物积累都有显著性影响；除PtaADT3-RNAi 之外, PtaADT-RNAi对枝干中次生代谢产物同样产生显著性的影响。水杨酸盐、羟基肉桂酸衍生物和黄酮类等与苯丙烷代谢相关的物质在转基因叶片中的积累量较野生型较低,但是在枝干中,这些小分子的含量却比野生型要高。此外,一些非苯丙烷类物质如萜类含量也受到PtaADT-RNAi的影响。分别测量碱水解叶片和枝干提取物后释放的常见酚酸含量,酚酸的积累情况与次生代谢产物的积累情况类似,从而进一步验证了代谢物的变化趋势。综上,本研究成功分离得到了三个具有高降解活性的漆酶,并首次在木质植物中验证ADT对木质素和次生代谢产物的合成具有重大的作用。利用白灵菇漆酶来作用低木质素含量的杂交杨树对生物能源的开发具有重要意义,同时结合使用本研究中具高降解活性的白灵菇漆酶和低木质素含量的杨树材料对制浆行业的高效脱浆也有深远意义。