次生细胞壁是由纤维素、半纤维素和木质素构成的植物细胞结构层，形成于初生细胞壁与细胞膜之间。该结构仅存在于导管分子、纤维细胞等特定细胞类型中，具有维持机械支撑和促进水分输导的功能。其形成过程受NAC、MYB等转录因子调控，在不同植物类群中具有保守性。研究表明次生细胞壁的纤维素排列方式与木质素沉积直接影响细胞壁机械强度，基因编辑技术可调控其结构特征以提高生物质转化效率。

次生细胞壁主要由三种高分子物质构成：

与初生细胞壁相比，其果胶含量不足1%，纤维素含量可达50%以上。木质素沉积过程中产生的特定寡糖片段具有信号传导功能，可能参与细胞程序性死亡的调控。

次生壁的形成始于细胞停止伸长阶段，经历三个关键过程：

转录调控网络包括：

次生细胞壁在植物体内承担核心生理功能：

在木本植物茎干中，次生壁占细胞壁总体积的70-80%，其厚度与纤维素结晶度直接影响木材硬度。

2022年基因编辑研究表明：通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对杨树纤维素合酶PalCESA4的P-CR结构域结合位点进行敲除，发现该结构域在次生细胞壁的纤维素合成过程中起关键作用。研究结果表明，CESA4亚基的二聚化能力直接影响次生细胞壁的结构特征：敲除特定结合位点导致细胞壁厚度减少1.7倍，纤维素结晶度降低25-37%，纤维素聚合度升高，同时半纤维素含量提高，糖化效率提升50%。

这些发现为定向改造次生壁结构提供了新策略，通过调控纤维素合酶二聚化能力可优化植物生物质特性。