植物细胞壁具有重要的生物学功能,如与细胞的大小形状和植物的生长发育密切相关,其组成和结构特性还决定了木质纤维素的酶解产糖效率。目前参与植物细胞壁合成的众多基因已经被鉴定,并且双子叶植物（如拟南芥）次生细胞壁合成的转录调控研究已经取得了很大进展,但是有关单子叶植物次生细胞壁生物合成的转录调控尚待深入研究。水稻是重要的粮食作物和单子叶模式植物,目前参与次生细胞壁调控的转录因子报导还较少。本研究利用生物信息学筛选了两个新的与水稻次生壁合成相关的转录因子OsMYB63和OsMYB86,利用启动子表达分析,证明了这两个转录因子在次生细胞壁的特异组织中表达（如叶脉和茎秆）;利用筛选出的超表达株系和突变体材料,解析了OsMYB63和OsMYB86对水稻次生细胞壁合成的调控作用,以及在水稻叶片和茎秆发育中的相关生物学功能,并分析了OsMYBs对木质纤维酶解产糖产醇的影响,为植物细胞壁的遗传改良和优质能源作物的筛选提供新思路与方法。主要研究结果如下:1.OsMYB63和OsMYB86超表达可引起叶片特异性卷曲。相比于野生型,抽穗期OsMYB63的超表达株系叶片发生外卷（向远轴面卷曲）,叶片泡状细胞的面积增大,数目增多,叶片的细胞壁厚度降低12%-13%,且纤维素含量增加17%-20%,半纤维素含量增加4%-8%,木质素降低3%-11%。另外,本研究还筛选到了一个水稻显性卷叶突变体,经过分离侧翼序列,将该基因鉴定为OsMYB86。通过构建OsMYB86的超表达株系,发现OsMYB86的超表达株系与OsMYB86的显性突变体具有相似的叶片内卷表型（向近轴面卷曲）,其中OsMYB86显性突变体叶片泡状细胞的大小和数目未显著变化,但叶片细胞壁的厚度显著增加。2.OsMYB63和OsMYB86的超表达影响茎秆机械强度的变化。相比于野生型,OsMYB63超表达株系的茎秆强度降低22%-30%;对细胞壁成分分析发现,OsMYB63超表达株系的纤维素含量增加10%-25%,半纤维素含量增加4%-14%,木质素含量降低3%-11%;对细胞壁合成基因的表达分析发现,OsMYB63超表达株系中与纤维素和半纤维素合成相关的基因表达量显著升高,而木质素合成相关的基因表达量显著降低,与成分变化的趋势一致。OsMYB86突变体成熟期茎秆直径增加12%,茎秆强度增加23%,抗倒伏能力显著增强。此外,OsMYB86突变体的纤维素含量增加17%,半纤维素和木质素含量无显著变化。3.OsMYB63和OsMYB86存在蛋白质互作。基因表达分析发现OsMYB63和OsMYB86在水稻典型的次生细胞壁组织中存在共表达模式。利用酵母双杂和免疫共沉淀方法,初步证明了OsMYB63和OsMYB86蛋白之间的互作。另外,还发现OsMYB63超表达株系和OsMYB86突变体杂交之后叶片恢复正常,初步证明OsMYB63和OsMYB86有可能通过蛋白互作协同参与水稻株型的调控。4.OsMYBs的转基因材料和突变体可显著提高秸秆木质纤维酶解产糖产醇效率。在稀碱预处理后,OsMYB63超表达材料的酶解产糖效率（己糖/纤维素）增加21%,乙醇产量提高14%;OsMYB86的显性突变体酶解产糖效率和乙醇产量亦分别提高了28%和16%;此外,OsMYB103的RNAi植株和突变体酶解效率提高了18%-26%,乙醇产量提高了10%-20%。进一步发现酶解产糖效率主要与细胞壁成分和结构特性变化有关,即木质素含量下降,纤维素聚合度和结晶度降低,半纤维素分支度（Xyl/Ara）和木质素单体（S/G）比例的降低可增加木质纤维的酶解效率。5.基于植物细胞壁结构的复杂性和木质纤维材料的多样化,本研究还利用国内外收集的173份甜高粱材料,建立了快速分析细胞壁结构组成和生物质酶解产糖效率的近红外模型,为优质能源作物材料的快速筛选与鉴定提供可能的方法与途径。