2020年1月7日，New Phytologist 雜志在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所李來庚研究組題為Fiber-specific regulation of lignin biosynthesis improves biomass quality in Populus 的研究論文，通過對木質素合成進行細胞特異性精準調控，實現了木質纖維生物質利用效率的顯著提高，同時增加植物木質纖維生物質的積累。
木質素是植物木質部細胞壁的主要成分，它和纖維素與半纖維素一起構成了木質纖維生物質——地球上最為豐富、人類必需的可再生資源，但這一豐富的生物資源目前還未能獲得有效利用。長期以來，圍繞如何高效利用木質纖維生物質資源開展了大量的探索研究和應用實踐。在過去20多年以來，世界上大約有60個實驗室先后采用不同方式和策略，開展了對木質素合成進行調控的研究，希望通過調控木質素合成，改造木質纖維生物質特性，提高利用效率。但大量研究結果顯示通過對木質素合成的調控，植物的木質素含量和結構發生改變，但植物田間長期生長和生物量的積累受到影響，限制了木質素合成調控技術的大規模應用。如何協調木質素合成與植物生長是一個廣受關注但仍未解決的關鍵問題。
李來庚研究組之前研究發現了一個控制木質素合成的“感應開關”，利用該開關基因LTF1的作用原理，對LTF1基因進行了改造，使得LTF1蛋白更加穩定控制木質素合成，然后與細胞類型特異基因的啟動子相結合，分別對導管細胞和纖維細胞的木質素合成進行精準控制。研究發現（如圖所示）在纖維細胞中調控木質素合成，改變了木質素含量、單體組成和結構，顯著提高了木質纖維生物質的積累和利用效率。而在導管細胞中，調控木質素合成導致木質素含量降低和單體組成改變，但植物正常生長受到影響，木質纖維生物質的積累顯著降低。該研究不僅揭示了導管和纖維細胞具有不同木質素單體組成，以及導管細胞中木質素合成對植物生長的重要性，而且建立了細胞特異精準調控木質素合成的技術，為木質纖維生物質能高效利用和木材材性改良提供了新的技術方案。
分子植物卓越中心博士桂金山為該論文的第一作者，該研究與日本京都大學進行了合作，得到國家自然科學基金委、科技部和中科院等的資助。
分子植物卓越中心在木質素合成的精準調控研究中獲進展