「通過一個小竅門，我們團隊可以讓楊樹直接變成藤蔓。」這句看似聳人聽聞的話，科學家們在近日召開的林木分子生物學與生物技術國際研討會上，對科技日報記者講解了其中的科學道理。
    多國與會專家學者齊聚黑龍江哈爾濱，圍繞林木分子以及生物技術課題展開交流和討論，其中關於木材材性改良的研究也就是林木分子調控技術最受關注。原來植物體內普遍存在著一種叫做木質素的成分，通過對木質素結構或含量進行分子調控，竟然能使植物的抗旱抗風等重要屬性發生翻天覆地的變化。
    在中國知網搜索「木質素」可以得到12000多條結果，但是搜索「木質素材性改良」能查找到的論文就不足十篇，由此可見目前國內對於木質素用途的研究還很局限。那麼木質素究竟是什麼？它又是如何做到使植物「乖乖聽話」的？
    生物學功能的優等生
    木質素是植物體中主要成分，是三種苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵相互連接形成的具有三維網狀結構的生物高分子，存在於木質組織中。在木本植物中，木質素佔25%，是世界上第二位最豐富的有機物，人們相對更熟悉的纖維素則是第一位。
    木質素作為植物生長發育中的一種次生代謝物質，在植物的生長發育和抗性方面具有重要生物學功能。細胞壁木質化過程中，木質素滲入到細胞壁中，填充於細胞壁構架內，加大了細胞壁的硬度，增強了細胞的機械支持力或抗壓強度，促進機械組織的形成，有利於鞏固和支持植物體及水分疏導等作用。同時木質素的不可溶性和複雜酚類聚合物等化學特性，使得木質部具有細胞壁疏水性，也增強了抗病蟲能力。
    臺灣大學林木分子調控技術研究助理教授林盈仲為科技日報記者科普道：「通俗來講，木質素有三個基本功能：首先，木質素的存在是使植物能站起來的主要原因，它為植物提供支撐。舉個簡單的例子，如果沒有木質素，挺拔的楊樹就會趴在地上變成藤蔓。第二，木質素可以幫助植物抵抗真菌、病菌的侵害。許多研究表明，植株在受到病菌侵害或誘導抗性中，與木質素合成有關的酶類活性增加，木質素含量增加，從而會提高植物的抗病性。最後，木質素還能降低植株輸水管吸水性，幫助植物提高輸水效能。擁有諸多優秀生物學功能的木質素，已成為現代工農業科學生產的依據，同時也是林木分子及生物技術研究的重點領域。」
    基因調控成為木材改性重要法寶
    林盈仲博士多年來從事調控木質素改良木材性能的研究，他們發現，在楊樹四萬多個基因中有兩千多個是「管事」的調控基因，其中部分可以調控木質素。人為地調控植物木質素結構或含量以後，植株的屬性會產生變化，從而對其用途也產生影響。
    東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室副主任趙曦陽教授向記者進行了更為詳細的解釋：「木質素升高能增強木材硬度，改變其輸水結構，使葉片減少蒸發，從而使植物的抗旱性得以增強。抗風性除了與木材硬度增強直接關聯外，也與抗旱性有關。比如原本水分蒸發量多的高大喬木植物的抗旱性增強了，我們就能把它種到半乾旱地區，自然比矮小灌木植物防風效果更好。」
    記者了解到，目前林木遺傳育種國家重點實驗室主任姜立泉教授已經選擇了我國東北常見闊葉樹種白樺和楊樹作為實驗模本，並希望以此為開端進行防風林特殊樹種的研究。
    調控木質素還可以應用於木材變酒精以及環保造紙領域。酒精本就是重要生物質能源，未來也將成為汽油的主要添加物，木頭變酒精是製造生物質能源的可再生方式，值得提倡和推廣。而木頭造紙需要洗去其中含有的木質素，該提煉過程會使用大量化學藥劑，效率低的同時也會造成汙染。
    「但是科研人員現已發現纖維細胞的表達基因，並嘗試利用木質素來改變其長度，纖維細胞越長，紙張質量就越好。如此我們就能根據木材的實際情況造出不同等級的紙張以作各種用途。」林盈仲博士補充道。
    雖然以分子和生物技術概念研究林木發展，目前已初見成效，但關於木質素的研究科學家們不會滿足於就此止步。各領域專家正在積極展開合作，致力於將常規和分子方法結合，希望未來做到對木質素的更精準調控，並擴展到對植物體內木質素、纖維素、半纖維素結構。趙曦陽說：「如果可以做到精確調控木質素，就能高效率低成本利用植株，甚至變廢為寶。」（記者 李麗雲 實習生 王昱兒）