（食品·化工学院 通讯员 刘向红）近日，我校食品·化工学院余海忠教授在nature communications在线发表了题为single-molecular insights into the breakpoint of cellulose nanofibers assembly during saccharification的研究论文，这是我校与华中农业大学共建“生物质与汽车纳米材料实验室”产出的又一重要成果。实验室团队成员张冉和胡振为第一作者，余海忠教授、美国乔治亚大学bingqian xu教授、华中农业大学彭良才教授为共同通讯作者。
在“双碳”背景下，如何高效利用废弃秸秆的木质纤维素是亟需解决的农业和工业的共性问题。团队此前研究发现，利用天然水稻纤维素突变体osfc16制备的纳米纤维，具有更好的乳化性能和诱导产酶能力。研究还发现，若对突变体osfc16的纤维素合酶oscesa9亚基p-cr区域进行点突变，不仅可以提高生物质产量和植物抗倒伏能力，还可提前终止纤维素链的延长，提升降解效率。因此，从遗传的角度来解析纤维素的超微结构，揭示其对纳米产物性能的作用关系，将有望填补纤维素超微构型的理论空白，还有望创建稻米优质稳产、稻秆高效利用的水稻种质资源，增加经济效益。
afm原位实时和单分子观测纤维素酶解过程
此次发表的成果延续了前期的研究，深入解析突变体osfc16的纤维素超微结构变异。该研究利用配备单分子识别系统的原子力显微镜技术，在突变体osfc16中发现了长度缩短的纳米纤维组装，直接产生了高密度无定形纤维素区域。通过使用单个类型的纤维素酶原位酶解，在突变体osfc16中观察到更加有效的酶催化模式。此外，在体外实验中还研究了突变体osfc16所产生的纤维素纳米纤维能够转化为尺寸缩小的纳米晶。据此，总结突变体osfc16中同时存在纵向尺度上的无定形纤维素区域和内部断裂的纤维素链，能够作为启动和完成纤维素水解成更高产量的可发酵糖的突破点。这项研究微观观察了植物纤维素底物的降解和转化过程，同时揭示了纤维素纳米改良的可能性。
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