Abstract Cinnamoyl-CoA reductase (CCR) catalyzes the penultimate step in monolignol biosynthesis. We show that downregulation of CCR in transgenic poplar (Populus tremula × Populus alba) was associated with up to 50% reduced lignin content and an orange-brown, often patchy, coloration of the outer xylem. Thioacidolysis, nuclear magnetic resonance (NMR), immunocytochemistry of lignin epitopes, and oligolignol profiling indicated that lignin was relatively more reduced in syringyl than in guaiacyl units. The cohesion of the walls was affected, particularly at sites that are generally richer in syringyl units in wild-type poplar. Ferulic acid was incorporated into the lignin via ether bonds, as evidenced independently by thioacidolysis and by NMR. A synthetic lignin incorporating ferulic acid had a red-brown coloration, suggesting that the xylem coloration was due to the presence of ferulic acid during lignification. Elevated ferulic acid levels were also observed in the form of esters. Transcript and metabolite profiling were used as comprehensive phenotyping tools to investigate how CCR downregulation impacted metabolism and the biosynthesis of other cell wall polymers. Both methods suggested reduced biosynthesis and increased breakdown or remodeling of noncellulosic cell wall polymers, which was further supported by Fourier transform infrared spectroscopy and wet chemistry analysis. The reduced levels of lignin and hemicellulose were associated with an increased proportion of cellulose. Furthermore, the transcript and metabolite profiling data pointed toward a stress response induced by the altered cell wall structure. Finally, chemical pulping of wood derived from 5-year-old, field-grown transgenic lines revealed improved pulping characteristics, but growth was affected in all transgenic lines tested.

Summary Eg MYB2, a member of a new subgroup of the R2R3 MYB family of transcription factors, was cloned from a library consisting of RNA from differentiating Eucalyptus xylem. EgMYB2 maps to a unique locus on the Eucalyptus grandis linkage map and co‐localizes with a quantitative trait locus (QTL) for lignin content. Recombinant Eg MYB2 protein was able to bind specifically the cis ‐regulatory regions of the promoters of two lignin biosynthetic genes, cinnamoyl‐coenzyme A reductase ( CCR ) and cinnamyl alcohol dehydrogenase ( CAD ), which contain MYB consensus binding sites. Eg MYB2 was also able to regulate their transcription in both transient and stable expression assays. Transgenic tobacco plants over‐expressing EgMYB2 displayed phenotypic changes relative to wild‐type plants, among which were a dramatic increase in secondary cell wall thickness, and an alteration of the lignin profiles. Transcript abundance of genes encoding enzymes specific to lignin biosynthesis was increased to varying extents according to the position of individual genes in the pathway, whereas core phenylpropanoid genes were not significantly affected. Together these results suggest a role for Eg MYB2 in the co‐ordinated control of genes belonging to the monolignol‐specific pathway, and therefore in the biosynthesis of lignin and the regulation of secondary cell wall formation.