Lignine régulation à la baisse de<em&gt; Zea mays</em&gt; Via dsRNAi et Klason lignine analyse

Sang-Hyuck Park; Rebecca Garlock Ong; Chuansheng Mei; Mariam Sticklen

doi:10.3791/51340

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Article de méthode

Lignine régulation à la baisse de

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DOI :

10.3791/51340

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23 juillet 2014

Sang-Hyuck Park¹ , Rebecca Garlock Ong² , Chuansheng Mei³ , Mariam Sticklen⁴

¹The School of Plant Sciences, University of Arizona, ²Department of Chemical Engineering and Materials Science, DOE Great Lakes Bioenergy Research Center, Michigan State University, ³The Institute for Sustainable and Renewable Resources, The Institute for Advanced Learning and Research, ⁴Department of Plant, Soil and Microbial Sciences, Michigan State University

Dans cet article

Résumé

Un double interférence ARN brin (dsRNAi) technique est employée pour réguler à la baisse la coenzyme maïs cinnamoyl A réductase (ZmCCR1) gène à faible teneur en lignine des plantes. La lignine régulation à la baisse à partir de la paroi cellulaire est visualisée par des analyses microscopiques et quantifiée par la méthode Klason. Changements dans la composition de l'hémicellulose et la cellulose cristalline sont analysés.

Résumé

Pour faciliter l'utilisation de la biomasse ligno-cellulosique en tant que ressource de bioénergie alternatif, pendant les processus de conversion biologique, une étape de prétraitement est nécessaire pour ouvrir la structure de la paroi cellulaire de la plante, en augmentant l'accessibilité des hydrates de carbone de la paroi cellulaire. La lignine, une matière polyphénolique présente dans de nombreux types de parois cellulaires, est connu pour être un obstacle important à l'accès de l'enzyme. Réduction de la teneur en lignine à un niveau qui n'interfère pas avec le système de l'intégrité structurelle et la défense de la plante peut être une étape importante pour réduire les coûts de la production de bioéthanol. Dans cette étude, nous avons génétiquement régulé à la baisse l'un des gènes liés à la biosynthèse de la lignine-,-cinnamoyl CoA réductase (ZmCCR1) par l'intermédiaire d'une technique d'interférence de l'ARN double brin. Le produit d'assemblage ZmCCR1_RNAi a été intégré dans le génome de maïs en utilisant le procédé de bombardement de particules. Plants de maïs transgéniques ont augmenté normalement par rapport à des plantes témoins de type sauvage sans enterfering à la croissance de la biomasse ou des mécanismes de défense, à l'exception de l'affichage de brun-coloration dans les plantes feuilles milieu des côtes transgéniques, les balles et les tiges. Les analyses microscopiques, en conjonction avec le test histologique, ont révélé que les fibres de sclérenchyme de feuilles ont été éclaircis mais la structure et la taille des autres principaux composants du système vasculaire n'a pas été modifiée. La teneur en lignine dans le maïs transgénique a été réduite de 7 à 8,7%, la teneur en cellulose cristalline a été augmenté en réponse à la réduction de la lignine, des hémicelluloses et est restée inchangée. Les analyses peuvent indiquer que le flux de carbone aurait été déplacé de la biosynthèse de la lignine de la cellulose biosynthèse. Cet article définit les procédures utilisées pour réguler à la baisse la teneur en lignine dans le maïs via la technologie ARNi, et la composition de la paroi cellulaire des analyses permet de vérifier l'effet des modifications sur la structure de la paroi cellulaire.

Introduction

La production de biocarburants à partir de biomasse lignocellulosique est hautement souhaitable en raison de son abondance actuelle aux États-Unis ^1, et dans le cas de la récolte durable des résidus agricoles et forestiers, la capacité de ne pas concurrencer directement les terres cultivées utilisées pour l'alimentation animale et la production d'aliments. Cependant, contrairement à grains de maïs, qui est la principale source de biocarburant a généré aux Etats-Unis, les matériaux lignocellulosiques sont beaucoup plus complexes et difficiles à briser. En plus de la hydrates de carbone à longue chaîne, de la cellulose et de l'hémicellulose, qui ....