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     研究團隊通過篩選甜高粱E048的EMS突變體庫，發(fā)現(xiàn)了一株編號為M19的突變體。該突變體葉片表現(xiàn)異常柔軟，但同時伴隨株高降低和生物量下降等不利表型。利用MutMap+分析結合基因編輯驗證，研究團隊將糖基水解酶GH10家族的一個木聚糖水解酶基因SbXyl確定為目的基因。該基因在突變體中發(fā)生了一個C到T的點突變導致編碼蛋白的提前終止，破壞了GH10結構域，使其不能正常水解底物木聚糖?；虮磉_模式分析顯示SbXyl在處于發(fā)育期的莖節(jié)特異高表達，其功能缺失引發(fā)了雙重效應：一方面影響維管組織發(fā)育，造成維管束面積減小、纖維細胞次生壁變薄，導致水分運輸受阻和生長發(fā)育缺陷；另一方面影響細胞壁組分和結構，提升了突變體的飼用品質。體外瘤胃消化測定結果顯示，未青貯突變體植株較野生型植株消化率提升了14.7%；青貯后突變體植株消化率仍比野生型植株高7.7%。然而突變體生長發(fā)育的缺陷限制了其在實際生產中的應用。

      為了破解突變體品質與生物量負相關的難題，研究團隊開發(fā)了維管組織特異互補（Vascular tissue-specific complementation,VSC）策略。通過同源基因比對和GUS報告系統(tǒng)確定了高粱維管組織特異表達基因SbNAC31，利用SbNAC31基因的啟動子驅動SbXyl在突變體中表達獲得VSC轉基因株系。表型觀察和測定結果表明，VSC轉基因株系成功彌補了突變體生長發(fā)育缺陷，使得水分運輸能力和生物量都恢復到了野生型水平。值得一提的是，VSC株系保留了突變體優(yōu)異飼料品質的特征：未青貯野生型植株消化率為47.72%，不同VSC株系的消化率為51.27%-54.03%，較野生型提高7.5-13.2%；青貯后野生型植株消化率為51.08%，不同VSC株系的消化率為54.81%-55.12%，仍表現(xiàn)比野生型高7.3-7.9%的優(yōu)勢。

      綜上所述，本研究解析了高粱木聚糖水解酶基因SbXyl在次生壁沉積和維管組織發(fā)育中的功能，利用維管組織特異互補策略成功對木聚糖水解酶突變體進行了改造利用，為能源作物木質纖維素的高效利用奠定了基礎。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所博士后葛逢勇和已畢業(yè)博士生?；勖魹槲恼鹿餐谝蛔髡?，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所謝旗研究員為通訊作者。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所周奕華研究員、張保才研究員，中國農業(yè)大學于菲菲教授、楊富裕教授，以及中國科學院微生物研究所鐘瑾研究員、滕坤玲副研究員對本研究提供了大力指導和幫助。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等項目的資助。