doi：10.3969/j.issn.1006・9690.2011.06.002禾本科植物细胞壁的木质化和阿魏酰化张晓民（南京野生植物综合利用研究院，江苏南京210042）摘要介绍了禾本科植物细胞壁木质化和阿魏統化的过租及其生理龙义，并阐述了木质化和阿魏酰化在细胞箜分子网络形成过程中的作用。*关键词禾本科；细胞型；木质化；阿魏联•化;木素；阿魂酸中图分类号：Q942.6文献标识码:A文章编号：1006-9690（2011）06-0007-07LigniflcationandFeruloylationintheCellWallofGrassFamilyZhangXiaomin(NanjingInstituteforComprehensiveUtilizationofWildPlants,Nanjing,210042,China)AbstractTheprocessesandphysiologicalsignificancesoflignificationandferuloylationwerestatedinthecellwallofgrassfamily.Furthermore,theeffectsoflignificationandferuloylatitonwereexpoundedontheformationofmoleculesmatrixinthecellwall•Keywordsgrassfamily；cellwall；lignification；feruloylation；lignin；ferulicacid和其它植物的细胞壁一样,纤维素、半纤维素和木素是禾本科植物的细胞壁中常见的3种主要成分,它们都是大分子的聚合物。虽然人类在利用植物的纤维素纤维织布和造纸方面具有悠久的历史，但即使到了21世纪的今天，如何充分利用蕴藏在植物细胞壁中贮量巨大的半纤维素和木素仍然是全球科学家和工程技术人员不得不面对的一项挑战。正因为如此，人们在利用以禾本科植物为代表的农作物时出现了大量剩余物，它们目前不仅无法进一步有效利用而且也找不到合理的处置方式其后果已引起了社会的广泛关注。每逢农作物收获季节秸秆焚烧使田间火光一片,烟雾四处弥漫，所及之处既使远离乡村的大都市也不能幸免，严重时空气的能见度不足百米。本世纪以来，人们已经发现,木素的燃烧产生了像苯并及，儿茶酚，对苯二酚，菲和荼这些有毒的化合物⑴，而所有这些化合物都会抑制DNA的合成并可能引起动物和人类肝、肺、喉和子宫颈的癌肿⑵。因此,农产品收获和加工利用时由收稿日期：2011-04-17于剩余物和低值副产物的形成而引发的禾本科植物细胞壁中纤维素、半纤维素和木素的分离和合理利用问题不仅涉及到了经济层面而且也涉及到了生态和环境。值得庆幸的是，近几年来禾本科植物细胞壁的化学研究取得了一系列的重要进展。在结构上，人们对禾本科植物细胞壁中由多种高分子交联而成的复杂异质高分子网络已经有了较为清晰的认识。这预示着人类整体利用农作物资源方面即将岀现新的突破。1禾本科植物细胞壁的木质化1.1木质化过程与木素的结构特征木素是植物在生长过程中因细胞壁的木质化而形成的。木质化是以3种对-起基肉桂醇（对-香豆醇MH,松柏醇MG以及芥子醇MS）为主要单体的聚合过程。这3种单体之间的差别在于甲基化程度的不同（图la）,而这些单体的聚合实质上是在过氧化物酶-过氧化氢体系参与下的一系列基团氧化耦合。在这一过程中，它们分别形成了对-羟苯基（H）、愈创木基（S）和紫丁香基（S）的木素单元（图—7—第30卷第6期2011年12月中国野生植物资源ChineseWildPlan!Resourceslb)，由于电子发生转移的基团能够在不同位置耦合，在形成的聚合体中发现了单体间的各种耦合类型(图lc)。在图lc中,A是p-0-4连接的烷芳讎结构,B是p-5(a-O-4)连接的苯基香豆满结构,C是p-p(7-0-a)连接的松脂醇结构,E是5-5连接的联苯结构和5-0-4连接的二芳醛结构。D2是5-5/|3-O-4(a-O-4)联苯二氧八环结构。必须指出，以上所有各种耦合的结构模式都是有可能得到的,但并不具有相等的可能性。在木质化过程中，单体之间,单体和低聚体之间都会种氧化耦合，但木质化的时主要反应是新单体耦合到增长着的聚合物上而使大分子伸展的反——应⑶，最终形成的就是聚酚类的三维网状高分子化合物木素。禾草类木素是由愈创木基、紫丁香基和对-轻苯基3种结构单元组成的GSH木素⑷，这类木素分别以酯键和对-香豆酸相连、以讎键和阿魏酸相连。a)predominantmonomers(thehydroxycinnamylalcohols)1.2木质化的生理意义在木质化过程中，木素的形成使细胞壁的强度提高，增强了细胞的机械支持力及抗压强度,同时由于木素的疏水性强化了植物的水分输导能力。而木素代谢在植物体内...