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研究木质纤维原料化学成分的含量及在细胞壁中的分布有助于对木质纤维原料进行综合高效的利用，是制订生产工艺的基本依据，也是实现木纤维生物质增值利用和循环经济的关键[1-2]。木质纤维原料由木质素、纤维素和半纤维素组成，纤维素构成纤维细胞壁的主要框架结构，半纤维素和木质素填充在纤维以及微细纤维之间，其中，木质素又以三维网状结构镶嵌在木质纤维原料中。纤维素、半纤维素和木质素彼此通过物理的或化学的链接方式构建成一个立体、致密、复杂的网络结构，该结构具有抵抗外力以及抵抗微生物侵蚀的能力[3-4]。这种多组分的存在以及彼此之间复杂的化学或物理的链接，导致木质纤维中各组分不易被分离出来。尤其对于复杂组分的木质纤维，需要借助木质纤维原料的全溶体系，通过不破坏各组分结构、没有衍生反应，最终将各组分以高得率、高纯度分离出来。木质素是研究比较多的纤维原料的化学成分，对木质素的认知一直基于降解后的结构已破坏的木质素，一般也是用分离后的木质素进行诸如核磁共振(NMR)的波谱分析来获取木质素的结构相关信息，即使固相的木质素NMR也不能给出足够的结构信息[5-6]。有关木质纤维原料的溶剂近年研究较多[7-10]，氯化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)可以溶解纤维素，但不能溶解含有一定木质素的浆料[11-12]，木质素经过衍生反应后却可以溶解在LiCl/DMAc体系中[13]。在木质纤维原料的溶解方面，木质素是重要的影响因素[14]。氯化锂/二甲基咪唑(LiCl/DMI)毒性低、热稳定性好，可用于纤维素的均相反应体系的溶解[15-16]，纤维素的添加量可以高达10%[17-18]，但若换成硫酸盐针叶材浆料，且浆料中木质素添加量低至2.0%，至少需要2周溶液才能完全澄清[19]。氯化锂/二甲亚砜(LiCl/DMSO)溶剂体系为高聚物的反应溶剂介质[20-21]，WANG等[22]将LiCl/DMSO用于木质纤维原料的溶解，得到了木质纤维素全溶体系，经水再生后纤维素的结晶度会下降，但木质素的含量及其结构没有受到影响。LiCl/DMSO既可以用于全面分析木质素组分，也为分离细胞壁中纤维素、半纤维素、木质素提供了一个可能的溶剂体系[23-24]。本研究以非木材稻草(水稻Oryza sativa秸秆)为原料探讨稻草在LiCl/DMSO溶剂体系的溶解行为及再生特点，为全面解析稻草原本木质素结构信息提供一个理想可行的全溶溶剂体系，实现对原本木质素的高得率、高纯度的分离。
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稻草取自日本某农场，原料风干后，选取不带节的秆、带节的秆、叶及全秆，手工剪成30~50 mm的草片。草片原料再用Wiley微型粉碎机粉碎，收集40~80目组分，用苯-乙醇溶液(体积比为2∶1)进行脱脂抽提8.0 h，真空干燥后，储存于广口瓶中，供分析使用。
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采用Pulverisette 7微型行星式高能球磨机(Fritsch)进行球磨。在45 mL氧化锆制的罐子里称取4.0 g干燥后的脱脂草粉，内装18只内径1 cm的氧化锆圆球，在600 r·min−1条件下进行0.5，1.0 h不同时间的球磨，每运行5 min，休停10 min，以避免设备过热。球磨草粉经真空干燥后，装瓶备用。
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配制LiCl/DMSO溶剂体系，其中LiCl质量分数分别为2%、4%、6%、8%。称取不同球磨时间获得的草粉，在室温下按照质量分数为8%添加量在LiCl/DMSO溶剂体系中进行磁力搅拌48.0 h。
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LiCl/DMSO溶剂体系处理脱脂原料的流程如图1所示。球磨稻草粉用质量分数为6% LiCl/DMSO溶剂体系处理，完全溶解后，整个混合体系移入透析袋(孔径50 Å、直径28 mm、透过分子量为14 000)，将透析袋浸入去离子水中进行透析，隔4 h换1次水，每次用硝酸银(AgNO3)溶液检测透析液中有无氯离子(Cl¯)，直至完全置换出LiCl/DMSO溶剂体系。透析后的物料经冷冻干燥、真空干燥后，得到球磨的再生原料，装瓶备用。
图 1 经LiCl/DMSO溶剂体系处理后的再生流程
Figure 1. Procedure of regeneration by LiCl/DMSO
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木质素的结构单元通过硝基苯氧化结果来分析[27]。
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纤维结晶指数分析在日本理学Ultima IV组合型多功能水平X射线衍射仪上进行，采用粉末法。结晶指数计算参考文献[28]。
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由图2和图3所示：随球磨时间的不同，稻草各部位在LiCl/DMSO溶剂体系中呈现不同的溶解性能。球磨0.5 h时，稻草叶和秆在质量分数为6%LiCl/DMSO溶剂体系中有明显的混浊，随着球磨时间的增加，稻草叶、秆在溶剂中溶解得更为透彻，球磨1.0 h时能得到澄清透亮的溶液。木质纤维原料的比表面积大小及化学成分组成对溶解的难易程度影响很大，木质纤维原料的粒径越小其溶解越容易。相较于球磨，未球磨的40~80目的草粉在LiCl/DMSO溶剂体系中呈混浊状，静置片刻会有明显的固液分层。木质材料纤维细胞的细胞壁结构十分复杂，纤维素、半纤维素和木质素都会阻碍有机离子液体向木质纤维素内部扩散。其中纤维素的结晶区、木质素的三维网络结构特点、各组分之间的复杂链接等使得木质纤维原料不能溶于一般的溶剂中。另外，稻草中灰分含量较高。当球磨时间为1.0 h时，稻草的叶、秆组分可完全溶解在质量分数为6% LiCl/DMSO溶剂体系中。而球磨1.0 h的马尾松Pinus massoniana原料在质量分数为6% LiCl/DMSO溶剂体系中并不能完全溶解。即使同样的溶剂体系，山毛榉Fagus crenata、云杉Picea abies脱脂木粉需要经过球磨处理2.0 h后才能全部溶解[22]。稻草和木材化学成分不同，稻草的木质素含量相对较低，灰分含量相对较高，质地结构相对于木材较为疏松[29]，因此可以在球磨处理较轻的条件下被溶解。稻草各部位都很容易溶于LiCl/DMSO溶剂体系，化学组成的差异性会影响稻草在LiCl/DMSO溶剂体系中的溶解量，稻草叶、秆在质量分数为6% LiCl/DMSO溶剂体系中可溶解的质量百分数达8%。
图 2 稻草叶不同球磨时间下的溶解性能(质量分数为6% LiCl/DMSO)
Figure 2. Effect of ball milling time on dissolution of rice leaf in 6% LiCl/DMSO
图 3 稻草秆不同球磨时间下的溶解性能(质量分数为6% LiCl/DMSO)
Figure 3. Effect of ball milling time on dissolution of rice stem in 6% LiCl/DMSO
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图4和图5为球磨1.0 h的稻草叶、秆在不同质量分数LiCl/DMSO中搅拌48.0 h的溶解性能。木质纤维原料的溶解能力可认为是溶剂对碳水化合物和木质素之间形成的这些错综复杂的网络结构的有效突破。LiCl/DMSO作为复合溶剂，每个溶剂成分在溶解过程发挥各自作用，且又通过协同作用最终溶解目标物。随着LiCl质量分数的逐步增加，稻草叶、秆溶于LiCl/DMSO溶剂中的溶液透明度越来越高，说明稻草溶解越充分。当LiCl在DMSO中的质量分数达到6%时，稻草叶、秆的溶液已完全透明。在LiCl/DMSO溶剂体系中，Cl−与纤维素分子中羟基上的氢结合，形成氢键并破坏纤维素晶格中原有氢键网络[20]，DMSO通过破坏分子间和分子内的氢键使微纤丝发生润胀，随着LiCl质量分数的逐步增加，Cl−增多，更多的纤维素原有氢键被打开，并被阻止重建。球磨1.0 h稻草叶和秆都能溶于质量分数6.0%的LiCl/DMSO溶剂中。在更高的LiCl质量分数下，能溶解的物质的量也高，在质量分数8.0%的LiCl/DMSO溶剂体系中球磨1.0 h稻草叶粉和秆粉的溶解量可达到10%。
图 4 不同LiCl质量分数溶剂体系中稻草叶(球磨1.0 h)的溶解性能
Figure 4. Effect of LiCl content on LiCl/DMSO solvent system for leaf (balling time 1.0 h)
图 5 不同LiCl质量分数溶剂体系中稻草秆(球磨1.0 h)的溶解性能
Figure 5. Effect of LiCl content in LiCl/DMSO solvent system for stem (balling time 1.0 h)
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由表1可知：与木材的化学组成相比，稻草中半纤维素含量较多，灰分含量高，木质素含量少。稻草的不同部位在化学成分上也有很大的差异，稻草叶中灰分高达212.1 mg·g−1，高于稻草秆，而秆中的高聚糖质量分数要高于叶。木质素在稻草中的分布也不均一，在叶中为168.7 mg·g−1，在秆中146.5 mg·g−1。带节的茎秆与不带节茎秆在化学成分上相近；稻草叶在稻草中所占的比例最大，因此，稻草全秆在化学成分上更接近于稻草叶。
表 1 稻草原来主要化学成分
Table 1. Chemical compositions of extractive free straw samples
稻草原料 木质素/(mg·g−1) 高聚糖/(mg·g−1) 灰分/(mg·g−1) 酸不溶 酸溶 总木质素 葡聚糖 木聚糖 其他 总糖 带节的秆 110.1 36.4 146.5 428.2 153.5 35.4 617.1 165.6 不带节的秆 111.1 35.4 146.5 408.0 168.7 40.4 617.1 168.7 叶 120.2 48.5 168.7 348.5 149.5 39.4 547.4 212.1 全秆 124.2 37.4 161.6 359.6 164.6 47.5 570.7 190.9 -
稻草经球磨1.0 h，用质量分数为6%LiCl/DMSO溶剂体系处理，并在水中通过透析再生，得到再生稻草样品。由表2可知：球磨稻草再生原料中的木质素在LiCl/DMSO溶剂体系处理过程中有一定程度的下降，其中，稻草不带节茎秆和带节茎秆的木质素和高聚糖的再生能力强于稻草叶和全秆。稻草不同部位对LiCl/DMSO溶剂体系的再生响应不同，酸溶木质素质量分数在LiCl/DMSO溶剂体系溶解再生过程中几乎没变化。球磨时间和LiCl/DMSO溶剂体系中LiCl的质量分数对再生原料中木质素质量分数有一定影响。
表 2 球磨稻草再生后的主要化学成分
Table 2. Chemical compositions of regenerated straw samples with ball milling
再生原料 木质素/(mg·g−1) 高聚糖/(mg·g−1) 灰分/(mg·g−1) 留着率/% 酸不溶 酸溶 总木质素 留着率a/% 葡聚糖 木聚糖 总糖 留着率b/ % 带节的秆 104.0 22.2 126.3 86.3 395.9 124.2 552.5 89.5 53.5 89.0 不带节的秆 105.0 22.2 128.3 87.5 364.6 139.4 540.4 87.7 55.6 89.9 叶 109.1 23.2 132.3 80.5 313.1 127.3 456.5 83.5 101.0 80.5 全秆 109.1 23.2 131.3 81.0 332.3 135.3 486.8 85.4 92.9 86.5 说明：球磨2.0 h的稻草再生原料。a基于原料中木质素；b基于原料中高聚糖 从表2可以看出：水再生处理后，稻草4个不同部位木质素留着率为81.0%~86.3%，这个结果与经过相同处理的木粉木质素的留着率是一致的[22]。球磨2.0 h的木粉完全溶于质量分数为6%LiCl/DMSO溶剂体系中，经水再生后，木质素的留着率约85.8%。稻草中更多木质素的溶出可能由于LiCl在DMSO中的溶解度偏大(8%)。另外，木材与非木材的化学组成、化学结构、紧致程度也有所不同。球磨样品经LiCl/DMSO溶剂体系处理后，高聚糖质量分数没有明显变化。稻草不同部位对LiCl/DMSO溶剂体系处理的响应不同，稻草叶中的化学成分溶出相对较多，可能由于稻草秆的结构比较紧密，稻草叶质地疏松，因此稻草叶更易溶解在LiCl/DMSO溶剂体系中。秆和叶中的灰分在溶剂体系中的处理效果也有所不同，经溶剂体系处理后，秆中的灰分为55.6 mg·g−1，溶出约70%，而叶中的灰分为101.0 mg·g−1，几乎保留了原料中一半的灰分。可见经过LiCl/DMSO溶剂体系处理后，稻草叶中的灰分更易保留。
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球磨时间的长短会影响木质素的结构，一般球磨时间越长，木质素结构被破坏越严重[30−31]。木质素是由3种苯丙烷结构的先体通过醚键和碳碳键联接而成的具有三维立体结构的天然高分子聚合物。根据芳香核的不同，3种苯丙烷结构分别为愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷、对-羟基苯丙烷。针叶材的木质素主要有愈创木基丙烷单元构成，阔叶材木质素主要由愈创木基丙烷和紫丁香基丙烷的结构单元构成，草本植物木质素的结构则包括愈创木基、对羟基苯基及紫丁香基丙烷单元。碱性硝基苯氧化反应一般用于木质素的结构单元分析，未缩合的对羟基苯基、愈创木基和紫丁香基单元在高温碱性条件下分别氧化为对羟基苯甲醛或酸(H)、香草醛或酸(V)和紫丁香醛或酸(S)。木质素结构中未缩合单元含量越高，意味着木质素的缩合程度就越低。由表3可知：稻草叶中木质素结构未缩合单元的得率为1.0~1.4 mmol·g−1，稻草秆为1.3~1.6 mmol·g−1，稻草秆的未缩合单元得率要高于稻草叶，稻草中不同部位的木质素化学结构上有一定差异，其中叶中的木质素缩合程度最高，这与MIN等[32]对玉米Zea mays秸秆木质素结构的研究结果一致。球磨1.0和0.5 h草粉的未缩合单元的氧化结果差异不大，但球磨1.0 h的稻草各部位未缩合单元产物的得率高于未球磨的脱脂原料，经过溶剂体系再生处理后，得率又有所下降。这种再生特征与木粉不同，球磨1.0 h的稻草，机械作用对木质素的结构有一定的影响，机械处理改善了硝基苯氧化的均相性。随球磨时间的延长，木质素的未缩合单元产物的得率稍有增加，球磨的机械处理会释放出一定量的愈创木基、对羟基苯基及紫丁香基基本结构单元，导致硝基苯氧化产物的得率在稻草叶中提高了32%，稻草秆中提高了19%。另外球磨也会引起一些高聚物解聚反应[33]，不同于木材原料，稻草原料的木质素结构中还有对-香豆酸和阿魏酸，并通过—O—键和酯键方式与碳水化合物的结构相链接，这是稻草木质素区别于木材的重要特征[34]。因此，相较于紫丁香基单元，在球磨秆中的对羟基苯基、愈创木基就更易于释放出来，导致球磨原料中S/(V+H)比未球磨脱脂原料要低。球磨1.0 h样品经LiCl/DMSO溶剂体系处理，再生后，木质素未缩合单元的得率下降不到20%，球磨过程中释放出来木质素结构单元，会溶于LiCl/DMSO溶剂体系并在再生过程中流失，导致S/(V+H)增加。相比较于稻草秆，稻草叶中的木质素未缩合结构单元更容易在LiCl/DMSO溶剂体系的再生处理过程中流失。
表 3 稻草各部位的硝基苯氧化产物的得率及S/(V+H)
Table 3. Nitrobenzene oxidation products yields and S/(V+H) molar ratio of rice straw samples
样品 得率/(mmol·g−1) S/(V+H) 带节秆 不带节秆 叶 全秆 带节秆 不带节秆 叶 全秆 脱脂原料 1.30 1.30 1.01 1.22 0.67 0.67 0.43 0.43 球磨0.5 h 1.60 1.62 1.39 1.51 0.67 0.67 0.43 0.43 球磨1.0 h 1.60 1.59 1.42 1.43 0.43 0.43 0.43 0.43 球磨再生原料 1.42 1.50 1.03 1.21 0.67 0.67 0.67 0.67 说明：S表示紫丁香醛或酸得率；H表示对羟基苯甲醛或酸得率；V表示香草醛或酸得率 -
由图6可知：相较于未经处理的原料稻草，球磨1.0 h、经LiCl/DMSO溶剂体系处理再生后原料的衍射曲线其峰形均趋于平坦。由表4可见：叶中纤维素的结晶度由原来的37.8%，经球磨、再生后降低至27.5%，秆则由43.1%降低至26.5%，说明球磨再生处理破坏了原料中纤维素的结晶区，纤维素的聚集态结构遭受了破坏。研究发现：这样的溶解再生处理可以提高木质纤维原料的酶解效率，与未经处理的原料相比，再生处理使纤维素结晶区遭到破坏，促使酶解过程中有更多的高聚糖降解[35-36]。
表 4 稻草原料和再生稻草原料的结晶度
Table 4. Crystallinity of original and regenerated rice straw samples with ball milling
样品 结晶度/% 稻草叶原料 37.8 再生稻草叶原料 27.5 稻草秆原料 43.1 再生稻草秆原料 26.5 
图 6 稻草原料和再生稻草原料的X射线衍射图谱
Figure 6. X-ray pattern of original and regenerated rice straw samples with ball milling
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稻草中秆和叶经球磨1.0 h后均可完全溶解在质量分数为6%的LiCl/DMSO溶剂体系中，溶解的质量分数均达到8%；随着LiCl质量分数的提高，稻草球磨粉在溶剂体系中的溶解度也随之提高，球磨的叶和秆在8%LiCl/DMSO溶剂体系中溶解的质量分数都能达到10%。经水再生后，原料中超过80%的木质素得以保留，秆中木质素保留率可达到87.5%；高聚糖的再生能力要稍高于木质素。在所有化学成分中，叶中纤维素、木质素的再生能力最低；叶、秆中灰分的分布、沉积不同，叶中的灰分再生后约50%保留，且再生能力高于稻草秆。
稻草叶中木质素的缩合程度最高，秆中木质素缩合程度最低；叶和秆经球磨后，木质素的缩合程度均降低，机械处理导致更多的对羟基苯基、愈创木基和紫丁香基单元的木质素结构单元被释放，且秆中以愈创木基和对羟基苯基增加为主。球磨改进了硝基苯氧化环境，反应均相性得到了提高。再生后，各组分缩合程度降低。球磨再生后纤维素结晶区受到一定程度的破坏，结晶度下降。
Dissolution and regeneration of rice straws with LiCl/DMSO
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摘要:
目的 以球磨稻草(水稻Oryza sativa秸秆)为原料，通过氯化锂/二甲亚砜(LiCl/DMSO)溶剂体系处理，探讨球磨稻草在LiCl/DMSO溶剂体系中的溶解行为及再生特点。 方法 选取稻草叶、带节的秆、不带节的秆、全秆等4个部位，设置0.5、1.0 h球磨时间，设置LiCl质量分数为2%、4%、6%、8%的LiCl/DMSO溶剂体系进行溶解后再生，按照标准方法测定纤维素、半纤维素、木质素和灰分等化学成分，通过碱性硝基苯氧化来测定木质素结构单元的产率，分析木质素的缩合程度，采用X射线衍射图谱计算纤维素结晶度，比较再生前后的纤维素的结晶区变化。 结果 球磨1.0 h秆和叶均可完全溶解于LiCl/DMSO溶剂体系，质量分数为8%的LiCl/DMSO溶剂体系可溶解的叶和秆的质量分数能达到10%。经水再生后，80%以上的木质素得以保留，秆中木质素保留率可达到87.5%；经X射线衍射分析，叶中纤维素的结晶度从37.8%下降至27.5%，秆从43.1%下降至26.5%；硝基苯氧化结果表明：再生后，各部位中木质素结构未缩合单元含量均有所增加。 结论 球磨时间、LiCl的质量分数均会影响草粉在LiCl/DMSO溶剂体系中的溶解，再生后，球磨草粉中的化学成分再生能力强，经比较叶中纤维素、木质素的再生能力最低；叶、秆中灰分的分布、沉积有所不同，叶中的灰分再生能力高于秆。各组分经球磨后木质素的缩合程度降低，球磨改善了硝基苯氧化环境。再生后各部位中的纤维素结晶度有所下降，结晶区受到一定程度的破坏。图6表4参36 Abstract:Objective With the straw of Oryza sativa selected as raw materials, this study is aimed at an investigation of the dissolution behavior and regeneration characteristics of straw samples dealt with the LiCl/DMSO solvent system. Method With the national standard method employed, the four samples of straw (internode with knot, stem without knot, leaf and whole straw)were treated with the LiC1/DMSO system before an analysis was conducted of the general chemical composition of cellulose, hemicellulose, lignin and ash. On top of this, the effect of dissolution and regeneration of rice straw on the cellulose crystallization zone was investigated with the crystallinity calculated employing X-ray diffraction after the yield of lignin structural units produced by alkaline nitrobenzene oxidation was measured and the condensed degree of lignin was analyzed. Result (1) Both of stem and leaf with 1.0 h ball milling could be completely dissolved in LiCl/DMSO solvent system with a dissolution rate up to 10% even in the 8% LiCl/DMSO solvent system; (2) After water regeneration, more than 80% of the lignin could be retained with that of the stem reaching 87.5%; (3) The cellulose crystallinity was decreased from 37.8% to 27.5% for the leaf and from 43.1% to 26.5% for the stem; (4) The uncondensed units of lignin of all four samples were increased, as observed in the results of alkaline nitrobenzene oxidation. Conclusion (1) Both ball milling time and LiCl concentration affect the dissolution of rice straw in LiCl/DMSO solvent system; (2) In terms of regeneration, the chemical content displays high capacity and in comparison, that of the cellulose and lignin was the lowest in leaf sample while with a different ash distribution, the regeneration capacity of the leaf was higher than that of the stem; (3) After ball milling, the condensation degree of lignin decreases while the oxidation environment of nitrobenzene and homogeneous reaction was improved; (4) After regeneration, it was showed in the X-ray diffraction analysis that the crystalline region of cellulose was damaged to a certain extent and the crystallinity decreased. [Ch, 6 fig. 4 tab. 36 ref.] -
Key words:
- lignin /
- LiCl/DMSO /
- dissolution and regeneration /
- rice straw
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密码子承担着生物体内遗传信息传递的重要功能，是DNA转录与翻译、蛋白质合成与表达过程中的关键单元。在生物体共用的一套密码子中，终止密码子不编码氨基酸，甲硫氨酸(Met)和色氨酸(Trp)分别由1种密码子编码。其余59个密码子具有简并性，即1种氨基酸可由2~6个密码子对应编码，编码相同氨基酸的密码子即为同义密码子[1]。基因并非完全随机地使用同义密码子，而是存在一定的偏好性。特定的密码子偏好性是生物体长期适应性进化的结果，能够反映生物对环境的分子适应机制[2]。分析密码子偏好性及其影响因素，对生物遗传育种、进化基因组学以及系统发育学研究具有深远的意义。1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, Rubisco酶)是植物叶绿体基质中参与光合作用的关键酶，约占可溶性蛋白质总量的50%[3]。Rubisco酶具有催化1,5-二磷酸核酮糖(Ribulose-1,5-disphosphate, RuBP)与二氧化碳(CO2)羧化反应和光呼吸中RuBP与氧气(O2)加氧反应的双重活性，对净光合率有决定性影响[4]。Rubisco酶由8个大亚基(催化亚基)和8个小亚基(调节亚基)组成，前者是固定CO2的活性位点和催化位点，由叶绿体基因组大单拷贝区的rbcL基因编码[5-6]。环境的变化会导致rbcL基因产生适应性进化，从而影响植物光合效率[7]。因此，研究rbcL基因的密码子使用模式有利于理解高等植物对环境的适应机制。千屈菜科Lythraceae包括许多重要的园林植物，具有重要的观赏价值和经济价值[8]。目前，rbcL基因在千屈菜科中的研究应用仅局限于系统发育[9-10]，对于该科密码子使用偏好性的相关研究尚未见报道。本研究选取了千屈菜科具有代表性的10属20种植物，分析rbcL基因的碱基组成、密码子使用偏好性及其影响因素，并与模式物种进行比较，为该科物种rbcL基因异源高效表达提供理论基础。
1. 材料与方法
1.1 基因序列和密码子使用频率数据获取
20条rbcL基因全长编码区序列(CDS)数据来源于美国国家生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)，详见表1。
表 1 20种千屈菜科植物rbcL基因信息Table 1 Information of rbcL genes from 20 Lythraceae species物种 GenBank登录号 CDS位置 物种 GenBank登录号 CDS位置 萼距花 Cuphea hyssopifolia MN833211 58955~60382 南洋紫薇 Lagerstroemia siamica MK881628 55129~56556 八宝树 Duabanga grandiflora MK881638 56823~58250 绒毛紫薇 Lagerstroemia tomentosa MK881632 54873~56300 黄薇 Heimia myrtifolia MG921615 58612~60039 西双紫薇 Lagerstroemia venusta MK881630 55159~56586 副萼紫薇 Lagerstroemia calyculata MK881636 54873~56300 散沫花 Lawsonia inermis MK881631 58836~60263 川黔紫薇 Lagerstroemia excelsa MK881635 54910~56337 千屈菜 Lythrum salicaria MK881629 59099~60526 屋久岛紫薇 Lagerstroemia fauriei NC_029808 54810~56237 石榴 Punica granatum NC_035240 59017~60444 多花紫薇 Lagerstroemia floribunda NC_031825 54776~56203 圆叶节节菜 Rotala rotundifolia MK881626 58835~60262 桂林紫薇 Lagerstroemia guilinensis NC_029885 54697~56124 细果野菱 Trapa maximowiczii NC_037023 58322~59770 云南紫薇 Lagerstroemia intermedia NC_034662 54948~56375 欧菱 Trapa natans MK881634 58387~59814 福建紫薇 Lagerstroemia limii MK881627 54830~56257 虾子花 Woodfordia fruticosa MK881637 59444~60871 1.2 CDS碱基组成和密码子使用偏好性参数统计
通过CodonW 1.4.4软件和在线工具EMBOSS explorer(http://emboss.toulouse.inra.fr./)中的CUSP和CHIPS程序，统计rbcL基因密码子末端各类型碱基含量(A3s、T3s、C3s和T3s)、GC总含量(GC)、密码子各位点GC含量(GC1s、GC2s和GC3s)、有效密码子数(ENC)和密码子适应指数(CAI)。利用SPSS 22.0软件，选用皮尔森相关系数评估碱基组成和密码子偏好性相关显著水平[11]。
1.3 同义密码子相对使用度统计与分析
同义密码子相对使用度(RSCU)是同义密码子的实际使用频次与无使用偏好性时期望频次的比率，去除了碱基成分对密码子使用产生的影响。RSCU＞1，表示该密码子在同义密码子中使用相对较多；RSCU=1，表示该密码子在同义密码子中使用无偏好性；RSCU＜1表示该密码子在同义密码子中使用相对较少[12]。通过CodonW 1.4.4软件计算千屈菜科植物的RSCU，并利用TBtools 0.6软件绘图。
1.4 ENC绘图分析
以GC3s和ENC为横、纵坐标，通过Origin 9.1绘制ENC-GC3s散点图。标准曲线为ENC期望值，即NENC=2+MGC3s+29/[MGC3s2+(1−MGC3s)2]，其中NENC表示有效密码子数，MGC3s表示密码子第3位碱基平均GC含量，该公式的成立表示密码子的偏好性仅受突变压力约束[13]，此条件下，散点应位于标准曲线上部或紧贴标准曲线下部；当散点分布于曲线下方较远距离的区域时，表明除突变压力作用外，选择压力对偏好性产生主要影响。
1.5 中性绘图分析
以GC3s为横坐标，密码子第1、2位点GC含量平均值(GC12)为纵坐标，利用Origin 9.1绘制散点图并做线性回归分析，分析密码子不同位点碱基组成差异性[14]。当回归曲线斜率趋近1时，密码子各位点碱基成分差异不大，偏好性主要受到突变的影响；当斜率趋近0时，密码子第3位点和第1、2位点碱基变异模式差异较大，偏好性主要受到选择压力影响。
1.6 奇偶偏差(PR2)分析
奇偶偏差分析可评估密码子第3位点嘌呤和嘧啶组成偏差对密码子使用偏好性的影响[15]。以G3s/(G3s+C3s)和A3s/(A3s+T3s)为横、纵坐标，利用Origin 9.1绘制奇偶偏差图，交点(0.50, 0.50)表示无碱基突变和选择压力下，A=T且G=C。
1.7 基于RSCU和CDS的聚类分析
参照巫伟峰等[16]方法，以59个密码子(去除AUG、UGG和3个终止密码子UAA、UAG、UGA)的RSCU为变量，20条CDS为个体，通过SPSS进行系统聚类，类间距离为组内联接法，基因间距离为平方欧式距离。分别利用DAMBE 5.2.73和MEGA-X软件对CDS进行碱基替换饱和度检测和总体平均距离(d)计算，同时满足替换饱和度指数(Iss)小于饱和度标准指数(Iss.c)，即Iss＜Iss.c，表明碱基替换未饱和，且P=0.000和0＜d＜1后，通过MEGA-X软件邻接法(NJ)构建系统发生树，重复1 000次。
1.8 密码子使用频率比较分析
密码子相对使用频率比值是评估不同生物密码子使用偏好性差异程度的重要参数。当比值为0.5~2.0时，认为物种密码子偏好性差异较小[17]。拟南芥Arabidopsis thaliana、烟草Nicotiana tabacum、番茄Solanum lycopersicum、大肠埃希菌Escherichia coli和酵母Saccharomyces cerevisiae的基因组密码子使用频率来源于密码子使用数据库(http://www.kazusa.or.jp/codon/)。千屈菜科物种整体密码子平均使用频率通过EMBOSS explorer中CUSP计算获得[18]。利用Origin 9.1进行绘图。
2. 结果与分析
2.1 rbcL基因碱基组成和密码子使用偏好性
从表2可见：GC含量为0.425~0.437，平均为0.431。结合密码子各位点GC含量(GC1s为0.567~0.582，平均0.573；GC2s为0.429~0.437，平均0.432；GC3s为0.275~0.300，平均0.288)，表明rbcL基因CDS在组成上更倾向于使用A/T碱基。第3位点各类型碱基含量从大到小依次为T3s、A3s、C3s、G3s，表明rbcL基因更偏向于使用A/T碱基结尾的密码子。
表 2 20种千屈菜科植物rbcL基因碱基组成和密码子使用特性Table 2 Base composition and codon usage characteristics of rbcL genes from 20 Lythraceae species物种 A3s T3s G3s C3s GC GC1s GC2s GC3s CAI ENC 萼距花 0.376 0.531 0.157 0.173 0.435 0.582 0.437 0.286 0.276 45.392 八宝树 0.380 0.526 0.152 0.180 0.431 0.571 0.433 0.288 0.278 45.942 黄薇 0.390 0.508 0.145 0.194 0.434 0.571 0.433 0.296 0.283 46.540 副萼紫薇 0.377 0.525 0.148 0.186 0.432 0.576 0.429 0.292 0.277 45.635 川黔紫薇 0.376 0.526 0.149 0.187 0.432 0.571 0.431 0.294 0.275 45.743 屋久岛紫薇 0.379 0.529 0.146 0.184 0.431 0.571 0.431 0.290 0.272 45.659 多花紫薇 0.378 0.526 0.148 0.184 0.432 0.576 0.429 0.292 0.276 45.625 桂林紫薇 0.376 0.526 0.149 0.187 0.432 0.571 0.431 0.294 0.275 45.743 云南紫薇 0.379 0.526 0.140 0.191 0.431 0.571 0.431 0.290 0.275 45.340 福建紫薇 0.379 0.531 0.142 0.184 0.430 0.571 0.431 0.288 0.274 45.564 南洋紫薇 0.379 0.526 0.140 0.191 0.431 0.571 0.431 0.290 0.275 45.340 绒毛紫薇 0.377 0.525 0.148 0.186 0.432 0.576 0.429 0.292 0.277 45.635 西双紫薇 0.379 0.526 0.140 0.191 0.431 0.571 0.431 0.290 0.275 45.340 散沫花 0.379 0.536 0.151 0.171 0.429 0.569 0.435 0.282 0.276 45.264 千屈菜 0.389 0.535 0.138 0.173 0.428 0.576 0.433 0.275 0.285 45.007 石榴 0.381 0.518 0.153 0.184 0.436 0.578 0.437 0.294 0.275 46.153 圆叶节节菜 0.379 0.536 0.151 0.171 0.429 0.569 0.435 0.282 0.276 45.264 细果野菱 0.387 0.532 0.154 0.165 0.425 0.567 0.431 0.277 0.274 44.181 欧菱 0.387 0.532 0.154 0.165 0.426 0.569 0.431 0.277 0.274 44.029 虾子花 0.376 0.516 0.163 0.184 0.437 0.576 0.435 0.300 0.270 46.458 ENC和CAI是衡量密码子使用偏好性程度的主要指标。ENC从20(氨基酸只由1种同义密码子编码)至61(同义密码子的使用没有偏好性)，越接近20偏好性越强。一般认为，ENC＜35表示密码子的使用偏好性较强[19]。20种千屈菜科植物ENC为44.029~46.540，平均45.493，分布范围较小且均远大于35，表明rbcL基因整体偏好性不强。CAI取值0~1，越接近1密码子偏好性越强[20]。20种植物CAI为0.270~0.285，平均0.276，同样说明偏好性强度不大。一般情况下，基因的密码子使用偏好性越强，在生物体内的表达水平越高[21]，可推测rbcL基因在千屈菜科植物中表达水平较低。
2.2 rbcL基因同义密码子相对使用度分析
图1显示：在25个高频密码子(RSCU＞1)中，23个以A/U结尾，仅2个由C(AUC和AGC)结尾。其中RSCU最高的5个密码子(RSCU＞2)末尾均为U碱基，表明rbcL基因CDS对于末端A/U(T)密码子具有的使用偏好性。
2.3 密码子碱基组成和使用偏好相关分析
相关分析(表3)表明：ENC和GC、GC3s在0.01水平上显著相关(Pearson相关系数分别为0.855和0.856)，表明碱基组成，尤其是密码子第3位点碱基类型对千屈菜科rbcL基因的密码子偏好性有明显影响。GC3s和GC12相关不显著，说明不同位点组成上关联不大，碱基变异模式存在差异，rbcL基因较保守，突变偏性较小。
表 3 碱基组成与密码子使用偏好相关性Table 3 Correlation between base composition and codon usage bias参数 CAI ENC GC GC1s GC2s GC3s ENC 0.062 GC − 0.136 0.855** GC1s 0.138 0.403 0.712** GC2s 0.029 0.229 0.348 0.314 GC3s − 0.264 0.856** 0.846** 0.324 − 0.074 GC12 0.112 0.403 0.684** 0.869** 0.743** 0.190 说明：**表示在0.01水平上显著相关(双尾) 2.4 ENC绘图分析
图2显示了rbcL基因ENC和GC3s的关系。所有散点分布在标准曲线下方一定距离处，表明千屈菜科植物rbcL基因的密码子偏好性除了受到碱基突变压力外，更主要受自然选择压力的约束；散点集中分布在较小范围内说明自然选择压力强度相近。
2.5 中性绘图分析
中性分析结果(图3)显示：所有散点均落在直线y=x(GC12)上方。GC3s与GC12的回归曲线(斜率为0.069 4，R2=0.036 1)近似平行于X轴，表明千屈菜科植物rbcL基因密码子第1、2位点与第3位点碱基类型相差较大。结合表3，GC3s与GC12相关性较低(Pearson相关系数为0.190)，说明碱基突变对于密码子第3位点的作用比第1、2位点弱，密码子偏好性主要受自然选择压力的作用，受突变压力的影响则较小。
2.6 奇偶偏差(PR2)分析
图4显示：当密码子偏好性只受碱基突变影响时，密码子第3位点上嘌呤和嘧啶含量应相同，即A3s=T3s或C3s=G3s[22]。所有散点均明显偏离交点(0.50, 0.50)，且都分布在左下象限[G3s/(G3s+C3s)＜0.5，A3s/(A3s+T3s)＜0.5]，密码子第3位点上嘧啶含量高于嘌呤[(A3s+G3s)＜(T3s+C3s)]。4种碱基在密码子第3位点上分布不均匀，说明相较于碱基突变压力，自然选择压力对rbcL密码子偏好性有更强的影响。
2.7 基于RSCU和CDS的聚类分析
20条CDS碱基替换未饱和(Iss=0.025 3，Iss.c=0.785 2，P=0.000)，总体平均遗传距离为0.2。系统聚类树状图和邻接树均将20种千屈菜科植物聚成了4~5个支系(图5)，说明不同支系的植物密码子使用特性存在一定区别。虽然两者在部分支系的内部结构上存在较大矛盾，但在支系水平(属)上，两者对10个紫薇属Lagerstroemia植物、散沫花和圆叶节节菜以及2个菱属Trapa植物之间的聚类结果相对一致，说明基于密码子RSCU的系统聚类能在某种程度上反映千屈菜科植物属间水平的亲缘关系，即不同植物密码子的使用偏好性与亲缘关系存在局部对应。
图 5 基于rbcL基因CDS的邻接树(左)和基于59个密码子RSCU的聚类树状图(右)Figure 5 NJ tree based on CDS of rbcL genes (left) and cluster dendrogram based on RSCU of 59 codons (right)2.8 千屈菜科植物与模式物种密码子使用频率比较分析
从图6可以看出：与千屈菜科植物rbcL基因密码子平均使用频率相比，大肠埃希菌有28个密码子相差较大，最大值5.76(AGA)；酵母有26个密码子相差较大，最大值4.33(CGU)，说明酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因异源表达的受体。拟南芥、烟草和番茄分别存在20、19和17个使用频率相差较大的密码子，且最大值均出现在CGU，初步说明相较于拟南芥和烟草，番茄更适合作为千屈菜科植物rbcL基因遗传转化的受体。
图 6 千屈菜科植物与模式生物密码子使用频率比值Figure 6 Ratios of codon usage frequency of Lythraceae species to model organisms3. 结论与讨论
特定的密码子使用偏好性是生物对环境变化适应性的体现，不同物种、不同功能基因的密码子偏好性存在明显差异。大部分双子叶植物密码子偏好A/T碱基结尾，单子叶植物则偏好G/C结尾[23]，与本研究中千屈菜科植物rbcL基因密码子A3s+T3s远远大于G3s+C3s的偏好性结果一致。李国灵等[13]对红藻门Rhodophyta植物rbcL基因密码子偏好性研究也得到了类似结果，虽然红藻科和千屈菜科植物生活型、生理特性等相差较大，但千屈菜科也包括许多水生或湿生植物。两者研究结果显示：植物从水生向陆生过渡过程中，rbcL基因密码子使用偏好性的变化可能较为稳定，这也许是rbcL基因受到强烈自然选择作用的结果。生物体内高表达的基因，其密码子偏好性也相对较强，反之亦然[24]。千屈菜科植物rbcL基因ENC较高，CAI较低，说明千屈菜科植物rbcL基因整体的密码子使用偏好性不强，在植物体内表达水平也不高。但仍存在CGU、CCU、ACU等13个偏好性相对较强的密码子(RSCU＞1.5)，其在氨基酸中残基含量也相对丰富。
密码子使用偏好性的影响因素包括碱基组成、突变、自然选择、漂变、基因长度、tRNA丰度以及基因表达水平的高低等，但最主要的压力来自于突变和自然选择[25]。本研究中，千屈菜科植物rbcL基因GC3s和GC、ENC的相关性显著，表明密码子偏好性在一定程度上受到了碱基组成的影响，之前的研究也证明GC3s和GC含量之间存在明显的线性关系[26]。但GC3s与GC12相关程度较低，且GC3s集中分布在0.275~0.300内，KAWABE等[23]研究表明：密码子使用偏好性主要受自然选择的影响，而碱基突变的影响则较小，ENC分析、中性分析、奇偶偏差分析也得出相同的结论。这可能是由于rbcL基因本身为叶绿体基因，分子进化速率相较于核基因更慢，且编码的二磷酸核酮糖羧化酶是参与光合作用的关键蛋白，相对比较保守，所以突变压力对其密码子使用偏好性的作用相对较弱；而正选择、协同进化等作用在陆生植物的rbcL基因中被证明广泛存在，也表明rbcL基因密码子使用偏好性可能广泛受到选择约束[27-28]。
与RSCU聚类分析结果相比，基于CDS的邻接树在理论上更接近真实的物种系统发育关系。两者相对一致的部分说明千屈菜科植物rbcL基因密码子使用特性与属间亲缘关系存在一定程度的对应；两者之间较为矛盾的分支可能是系统聚类仅选取单一RSCU数据分析导致的，结合密码子偏好性的其他参数，或许能获得更加一致的结果。由于单基因建树也可能会受到旁系同源基因干扰、水平基因转移等多种因素影响产生误差[29]，因此基于密码子偏好性的聚类分析也可对系统发生的研究内容进行一定补充。
转基因过程中，选择密码子使用偏好性相近的物种作为异源表达受体，有利于外源基因的高效表达[30]。千屈菜科植物多数都是木本植物，遗传转化体系尚未成熟，由于受限于同源物种生活史长、生长速度慢等因素，其基因功能研究十分依赖模式物种。通过与模式物种密码子使用频率的初步比较，酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因的异源表达受体；与拟南芥、烟草相比，番茄的密码子使用频率与千屈菜科植物rbcL基因差异性最小，更适合作为rbcL基因功能验证的理想受体材料。但相对于番茄，拟南芥和烟草遗传转化体系建立相对较早，发展较为完善，已实现了多种木本植物叶绿体基因的遗传转化，积累的技术经验较多，遗传转化的难度也相对较小[31]。在观赏植物研究中，番茄更多作为植物呈色相关基因的遗传转化受体，验证其在色素积累与代谢中的调控作用[32]。因此，密码子使用频率的比较结果仅能为千屈菜科植物rbcL基因异源表达受体选择提供初步的预测，受限于该科木本植物当前采样难度较大，且遗传转化体系尚未成熟建立等因素，最适的异源表达受体仍须在进一步的实验中进行深入研究和严格筛选。
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图 2 稻草叶不同球磨时间下的溶解性能(质量分数为6% LiCl/DMSO)
Figure 2 Effect of ball milling time on dissolution of rice leaf in 6% LiCl/DMSO
图 3 稻草秆不同球磨时间下的溶解性能(质量分数为6% LiCl/DMSO)
Figure 3 Effect of ball milling time on dissolution of rice stem in 6% LiCl/DMSO
图 4 不同LiCl质量分数溶剂体系中稻草叶(球磨1.0 h)的溶解性能
Figure 4 Effect of LiCl content on LiCl/DMSO solvent system for leaf (balling time 1.0 h)
图 5 不同LiCl质量分数溶剂体系中稻草秆(球磨1.0 h)的溶解性能
Figure 5 Effect of LiCl content in LiCl/DMSO solvent system for stem (balling time 1.0 h)
图 6 稻草原料和再生稻草原料的X射线衍射图谱
Figure 6 X-ray pattern of original and regenerated rice straw samples with ball milling
表 1 稻草原来主要化学成分
Table 1. Chemical compositions of extractive free straw samples
稻草原料 木质素/(mg·g−1) 高聚糖/(mg·g−1) 灰分/(mg·g−1) 酸不溶 酸溶 总木质素 葡聚糖 木聚糖 其他 总糖 带节的秆 110.1 36.4 146.5 428.2 153.5 35.4 617.1 165.6 不带节的秆 111.1 35.4 146.5 408.0 168.7 40.4 617.1 168.7 叶 120.2 48.5 168.7 348.5 149.5 39.4 547.4 212.1 全秆 124.2 37.4 161.6 359.6 164.6 47.5 570.7 190.9 
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表 2 球磨稻草再生后的主要化学成分
Table 2. Chemical compositions of regenerated straw samples with ball milling
再生原料 木质素/(mg·g−1) 高聚糖/(mg·g−1) 灰分/(mg·g−1) 留着率/% 酸不溶 酸溶 总木质素 留着率a/% 葡聚糖 木聚糖 总糖 留着率b/ % 带节的秆 104.0 22.2 126.3 86.3 395.9 124.2 552.5 89.5 53.5 89.0 不带节的秆 105.0 22.2 128.3 87.5 364.6 139.4 540.4 87.7 55.6 89.9 叶 109.1 23.2 132.3 80.5 313.1 127.3 456.5 83.5 101.0 80.5 全秆 109.1 23.2 131.3 81.0 332.3 135.3 486.8 85.4 92.9 86.5 说明：球磨2.0 h的稻草再生原料。a基于原料中木质素；b基于原料中高聚糖
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表 3 稻草各部位的硝基苯氧化产物的得率及S/(V+H)
Table 3. Nitrobenzene oxidation products yields and S/(V+H) molar ratio of rice straw samples
样品 得率/(mmol·g−1) S/(V+H) 带节秆 不带节秆 叶 全秆 带节秆 不带节秆 叶 全秆 脱脂原料 1.30 1.30 1.01 1.22 0.67 0.67 0.43 0.43 球磨0.5 h 1.60 1.62 1.39 1.51 0.67 0.67 0.43 0.43 球磨1.0 h 1.60 1.59 1.42 1.43 0.43 0.43 0.43 0.43 球磨再生原料 1.42 1.50 1.03 1.21 0.67 0.67 0.67 0.67 说明：S表示紫丁香醛或酸得率；H表示对羟基苯甲醛或酸得率；V表示香草醛或酸得率
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表 4 稻草原料和再生稻草原料的结晶度
Table 4. Crystallinity of original and regenerated rice straw samples with ball milling
样品 结晶度/% 稻草叶原料 37.8 再生稻草叶原料 27.5 稻草秆原料 43.1 再生稻草秆原料 26.5
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[1] ZHANG Quanguo, HU Jianjun, LEE Duujong. Pretreatment of biomass using ionic liquids: research updates [J]. Renewable Energy, 2017, 111: 77 − 84. [2] HU Jianjun, ZHANG Quanguo, JING Yanyan et al. Photosynthetic hydrogen production from enzyme-hydrolyzed micro-grinded maize straws [J]. Int J Hydrogen Energy, 2016, 41(46): 21665 − 21669. [3] KAN Xiang, YAO Zhiyi, ZHANG Jingxin, et al. Energy performance of an integrated bio-and-thermal hybrid system for lignocellulosic biomass waste treatment [J]. Bioresour Technol, 2017, 228: 77 − 88. [4] KASSAYE S, PANT K K, JALIN S. Hydrolysis of cellulosic bamboo biomass into reducing sugars via a combined alkaline solution and ionic liquid pretreatment steps [J]. Renewable Energy, 2017, 104: 177 − 184. [5] RALPH J, MARITA J, RALPH S, et al. Solution-state NMR of lignins[M]// ARGYROPOULOS D, RIALS T. Advances in Lignocellulosic Characterization, Atlanta: TAPPI Press, 1999: 55 − 108. [6] RALPH J, MACKAY J J, HATFIELD R D, et al. Abnormal lignin in a loblolly pine mutant [J]. Science, 1997, 277(5323): 235 − 239. [7] YOO C G, PU Y, RAGAUSKAS A J, et al. Ionic liquids: promising green solvents for lignocellulosic biomass utilization [J]. Curr Opin Green Sustainable Chem, 2017, 5: 5 − 11. [8] ANDRE M, KAREN G, ANA C, et al. Ionic liquids as a tool for lignocellulosic biomass fractionation [J]. Sustainable Chem Processes, 2013, 1: 3 − 33. [9] WANG Hui, GURAU G, ROGERS R D. Dissolution of biomass using ionic liquids[J] Struct Bonding, 2013, 151: 79 − 105. [10] CATARINA F, FILIPA L, BERNARDO D R, et al. Deep eutectic solvents: overcoming 21st century challenges [J]. Curr Opin Green Sustainable Chem, 2019, 18: 31 − 36. [11] SJÖHOLM E, GUSTAFSSON K, PETTERSSON B, et al. Characterization of the cellulosic residues from lithium chloride/ N, N-dimethylacetamide dissolution of softwood kraft pulp [J]. Carbohydr Polym, 1997, 32(1): 57 − 63. [12] YANAGISAWA M, SHIBATA I, ISOGAI A. SEC-MALLS analysis of softwood kraft pulp using LiCl/1, 3-dimethyl-2-imidazolidinone as an eluent [J]. Cellulose, 2005, 12(2): 151 − 158. [13] BERTHOLD F, GUSTAFSSON K, BERGGREN R, et al. Dissolution of softwood kraft pulps by direct derivatization in lithium chloride/N, N dimethylacetamide [J]. J Appl Polym Sci, 2004, 94(2): 424 − 431. [14] HAN Shaoqin, LI Jialin, ZHU Shengdong, et al. Potential applications of ionic liquids in wood related industries [J]. Bioresources, 2009, 4(2): 825 − 834. [15] YAMAMOTO M, KURAMAE R, YANAGISAWA M, et al. Light-scattering analysis of native wood holocelluloses totally dissolved in LiCl-DMI solutions: high probability of branched structures in inherent cellulose [J]. Biomacromolecules, 2011, 12(11): 3982 − 3988. [16] TAKARAGI A, MINODA M, MIYAMOTO T, et al. Reaction characteristics of cellulose in the LiCl/1,3-dimethyl-2-imidazolidinone solvent system [J]. Cellulose, 1999, 6: 93 − 102. [17] MCCORMICK C L, DAWSEY T R. Preparation of cellulose derivatives via ring-opening reactions with cyclic reagents in lithium chloride/N, N-dimethylacetamide [J]. Macromolecules, 1990, 23(15): 3606 − 3610. [18] RAHN K, DIAMANTOGLOU M, BERGHMANS H, et al. Homogeneous synthesis of cellulose p-toluenesulfonates in N, N-dimethylacetamide/LiCl solvent system [J]. Die Angewandte Makromolecules Chemie, 1996, 238(1): 143 − 163. [19] YANAGISAWA M, ISOGAI A. Size exclusion chromatographic and UV-VIS absorption analyses of unbleached and bleached softwood kraft pulps using LiCl/1,3-dimethyl-2-imidazolidinone as a solvent [J]. Holzforschung, 2007, 61(3): 236 − 241. [20] PETRUŠ L, GRAY D G, BEMILLER J N. Homogeneous alkylation of cellulose in lithium chloride/dimethyl sulfoxide solvent with dimsyl sodium activation, a proposal for the mechanism of cellulose dissolution in LiCl/Me2SO [J]. Carbohydr Res, 1995, 268(2): 319 − 323. [21] ZHANG Xueqin, CHEN Mingjie, LIU Chuanfu, et al. Dual-component system dimethyl sulfoxide/LiCl as a solvent and catalyst for homogeneous ring-opening grafted polymerization of epsilon-caprolactone onto xylan [J]. J Agric Food Chem, 2014, 62(3): 682 − 690. [22] WANG Zhiguo, YOKOYAMA T, CHANG Houmin, et al. Dissolution of beech and spruce milled woods in LiCl/DMSO [J]. J Agric Food Chem, 2009, 57(14): 6167 − 6170. [23] 吴文娟, 闫雪晴, 邹春阳, 等. 基于全溶体系的毛竹竹材木质素分离方法[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(2): 335 − 342. WU Wenjuan, YAN Xueqing, ZOU Chunyang, et al. A isolation method of lignin from bamboo based on complete dissolution [J]. J Zhejiang A&F Univ, 2020, 37(2): 335 − 342. [24] GU Feng, WU Wenjuan, WANG Zhiguo, et al. Effect of complete dissolution in LiCl/DMSO on the isolation and characteristics of lignin from wheat straw internode [J]. Ind Crops Prod, 2015, 74: 703 − 711. [25] DENCE C W, LIN S Y. Introduction in methods in lignin chemistry[M]//LIN S Y, DENCE C W. Methods in Lignin Chemistry. Berlin: Springer Verlag Press, 1992: 31 − 66. [26] BORCHARDT L G, PIPER C V. A gas chromatographic method for carbohydrates as alditol-acetates [J]. TAPPI, 1970, 53: 257 − 260. [27] CHEN C L. Nitrobenzene and cupric oxide oxidations in methods in lignin chemistry[M]// LIN S Y, DENCE C W. Methods in Lignin Chemistry. Berlin: Springer-Verlag Press, 1992: 301 − 321. [28] SEGAL L, CREELY J J, MARTIN A E, et al. An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-ray diffractometer [J]. Textile Res J, 1959, 29(10): 786 − 794. [29] 荆磊, 金永灿, 张厚民, 等. 自水解预处理对稻草化学成分及酶解性能的影响[J]. 纤维素科学与技术, 2010, 18(2): 1 − 10. JING Lei, JIN Yongcan, ZHANG Houmin, et al. Effects of auto-hydrolysis of rice straw on its chemical composition and enzymatic hydrolysis [J]. J Cellul Sci Technol, 2010, 18(2): 1 − 10. [30] FUJIMOTO A, MATSUMOTO Y, CHANG H M, et al. Quantitative evaluation of milling effects on lignin structure during the isolation process of milled wood lignin [J]. J Wood Sci, 2005, 51(1): 89 − 91. [31] HU Zhoujian, YEH Tingfeng, CHANG Houmin, et al. Elucidation of the structure of cellulolytic enzyme lignin [J]. Holzforschung, 2006, 60(4): 389 − 397. [32] MIN D Y, JAMEEL H, CHANG H M, et al. The structural changes of lignin and lignin-carbohydrate complexes in corn stover induced by mild sodium hydroxide treatment [J]. RCS Adv, 2014, 4(21): 10845 − 10850. [33] IKEDA T, HOLTMAN K, KADLA J F, et al. Studies on the effect of ball milling on lignin structure using a modified DFRC method [J]. J Agric Food Chem, 2002, 50(1): 129 − 135. [34] GHAFFAR S H, FAN M Z. Structural analysis for lignin characteristics in biomass straw [J]. Biomass Bioenergy, 2013, 57: 264 − 279. [35] TAN Xuesong, ZHANG Quan, WANG Wen, et al. Comparison study of organosolv pretreatment on hybrid pennisetum for enzymatic saccharification and lignin isolation [J]. Fuel, 2019, 249(1): 334 − 340. [36] DASH M, MOHANTY K. Effect of different ionic liquids and anti-solvents on dissolution and regeneration of Miscanthus towards bioethanol [J]. Biomass Bioenergy, 2019, 124: 33 − 42. 期刊类型引用(6)
1. 李瑞连，王玉倩，母德锦，徐骏飞，蔡年辉，许玉兰，陈林. 云南松GA20氧化酶基因的克隆与表达分析. 西南林业大学学报(自然科学). 2025(01): 55-67 . 
百度学术2. 桑娟，王艺程，李玺，张世杰，朱盛杰，席志俊，张琼，张志国，秦巧平，刘翔. 萱草海水胁迫相关WRKY转录因子密码子偏向性分析. 应用技术学报. 2024(02): 245-253 . 百度学术3. 侯哲，娄晓鸣，李昂，黄长兵. 11种唐松草属(Thalictrum)rbcL基因的密码子偏好性研究. 江苏农业科学. 2023(03): 46-53 . 百度学术4. 高守舆，李钰莹，杨志青，董宽虎，夏方山. 白羊草叶绿体基因组密码子使用偏好性分析. 草业学报. 2023(07): 85-95 . 百度学术5. 韩春丽，杨果豪，李天香，王健宇，熊忠萍，许尤厚，朱鹏，杨家林，王鹏良. 方格星虫线粒体全基因组密码子偏好性分析. 南方农业学报. 2023(09): 2604-2613 . 百度学术6. 刘璐，武志博，李晓佳，海春兴，姜洪涛，郝思鸣，刘世英. 干旱胁迫对千屈菜种子萌发和幼苗生长的影响. 草原与草坪. 2022(03): 139-145 . 百度学术其他类型引用(0)
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