Introduction of the novel PHB carbo

Introduction of the novel PHB carbon sink in the seed resulted in changes in partitioning of carbon to seed storage molecules yielding a decrease in seed oil content that was more significant with increasing polymer production. No decrease in seed protein content was observed. While this seems intuitive since fatty acid and PHB biosynthesis compete for the same precursor acetyl-CoA in seed plas-tids, it was not reported in prior work with B. napus [26,27] and is different than what has been observed in leaves of Arabidopsis [28] and sugarcane [22] where fatty acid content did not change with PHB production. In Camelina, the high levels of PHB affected seedling via-bility in soil yet high producing lines could be rescued on tissue culture medium [25]. While this is an issue that must be resolved for field growth, it is also a potential opportunity for gene containment since high PHB produ-cing seeds inadvertently lost in the field would not survive. An appropriate inducible gene switch system, such as the ecdysone system demonstrated for inducible overproduc-tion of abscisic acid in Arabidopsis seeds [29] and inducible PHB production in Arabidopsis leaves [30], could possibly be used to generate viable seedlings for field planting.
Progress has also been made with increasing the pro-duction of PHB in organelles other than plastids in C3 plants by manipulation of enzymes central to the metab-olism of acetyl-CoA in the cytosol [31] and peroxisomes [32]. PHB production in the cytosol of Arabidopsis results in a dwarf phenotype [33], with a reduction of nearly 90%in fresh weight compared to wild type plants [31]. A similar phenotype has also been observed in Arabidopsis plants with lower levels of ATP citrate lyase (ACL) activity [34], an ATP-dependent cytosolic enzyme that generates acetyl-CoA and oxaloacetate from citrate and CoA. Recent work has shown that overexpression of ACL in Arabidopsis cytosolic PHB producers increased rosette size, fresh weight, leaf size, and inflorescence height compared to parental lines without an ACL transgene [31]. While only a small increase in PHB per unit dry weight was observed with ACL expression and amounts of polymer produced per unit dry weight were still very low (0.15 mg/mg DW), the larger healthier plants increased total plant PHB levels by 4.5–6.9 fold. Inter-estingly, the production of PHB alone is enough to increase ACL activity expressed from the endogenous copy of the gene, likely through post-translational modi-fications that correlate with sink strength.
Peroxisomal production of PHB has previously been examined as a possible route for high level polymer production since acetyl-CoA is generated within the organelle from the b-oxidation of fatty acids (Figure 2b). Initial work to engineer peroxisomal pro-duction of polymer in Arabidopsis produced a PHBV copolymer that was primarily PHB (>95%) at levels up to 0.11% DW but yielded a shorter hypocotyl length of etiolated transgenic Arabidopsis seedlings [35]. This observation suggested that competition for acetyl-CoA between PHB synthesis and endogenous peroxisomal metabolic pathways, such as the glyoxylate cycle and gluconeogenesis, may limit production of polymer [35]. Citrate synthase converts peroxisomal acetyl-CoA to citrate within the glyoxylate cycle and thus is an appro-priate target for maximizing carbon flow to PHB. Recent studies have reduced peroxisomal citrate synthase activity by targeted microRNA knockdown in plants engineered for peroxisomal PHB production [32]. Growth of these plants in soil produced approximately three fold more PHB than parental lines grown under the same conditions yielding up to 1.7% DW PHB [32].

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำของ PHB นวนิยายอ่างคาร์บอนไดออกไซด์ในเมล็ดมีผลในการเปลี่ยนแปลงในการแบ่งพาร์ทิชันของคาร์บอนเมล็ดโมเลกุลของการจัดเก็บข้อมูลที่ให้ผลผลิตลดลงของปริมาณน้ำมันเมล็ดพันธุ์ที่ได้รับความสำคัญมากขึ้นกับการผลิตพอลิเมอที่เพิ่มขึ้น ไม่มีการลดลงของปริมาณโปรตีนในเมล็ดพบว่า ขณะนี้ดูเหมือนว่าใช้งานง่ายเนื่องจากกรดไขมันและการสังเคราะห์ PHB แข่งขันสำหรับสารตั้งต้นเดียวกัน acetyl-CoA ในพลาส-TIDS เมล็ดมันก็ไม่ได้รายงานในการทำงานก่อนกับบี napus [26,27] และแตกต่างจากสิ่งที่ได้รับการปฏิบัติในใบ ของ Arabidopsis [28] และอ้อย [22] ที่ปริมาณกรดไขมันไม่เปลี่ยนแปลงกับการผลิต PHB ใน camelina, ระดับสูงของต้นกล้า PHB ได้รับผลกระทบผ่าน-รับผิดชอบในดินยังสายการผลิตที่สูงจะได้รับความช่วยเหลือในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อขนาดกลาง [25] ขณะนี้เป็นปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไขสำหรับการเจริญเติบโตสนามก็ยังเป็นโอกาสที่มีศักยภาพสำหรับการบรรจุยีนตั้งแต่ PHB สูง produ-cing เมล็ดหายไปโดยไม่ได้ตั้งใจในสนามจะไม่รอด ระบบกระตุ้นยีนที่เหมาะสมสวิตช์เช่นระบบ ecdysone แสดงให้เห็น overproduc-การกระตุ้นของกรดแอบไซซิกในเมล็ด Arabidopsis [29] และการผลิต PHB inducible ในใบ Arabidopsis [30] อาจจะสามารถนำมาใช้ในการสร้างต้นกล้าที่มีศักยภาพสำหรับการเพาะปลูกสนาม
ความคืบหน้ายังได้รับการสร้างขึ้นมาด้วยการเพิ่ม duction โปรของ PHB ในอวัยวะอื่น ๆ กว่า plastids ในพืช C3 โดยการจัดการของเอนไซม์ศูนย์กลางในการ Metab-olism ของ acetyl-CoA ในเซลล์ [31] และ peroxisomes [32] การผลิต PHB ในเซลล์ของ Arabidopsis ส่งผลให้ต้นแคระ [33], กับการลดลงเกือบ 90% ของน้ำหนักสดเมื่อเทียบกับพืชชนิดป่า [31] ฟีโนไทป์ที่คล้ายกันยังได้รับการตั้งข้อสังเกตในพืช Arabidopsis ที่มีระดับต่ำกว่าของเอทีพีซิเตรตไอเลส (ACL) กิจกรรม [34], เอนไซม์เอทีพี cytosolic ขึ้นอยู่กับที่สร้าง acetyl-CoA และ oxaloacetate จากซิเตรตและ CoA การทำงานที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของ ACL ใน Arabidopsis cytosolic ผลิต PHB เพิ่มขนาดดอกกุหลาบ, น้ำหนักสดขนาดใบและช่อดอกสูงเมื่อเทียบกับสายผู้ปกครองได้โดยไม่ต้องยีน ACL [31] ขณะที่มีเพียงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยใน PHB ต่อหน่วยน้ำหนักแห้งพบว่ามีการแสดงออก ACL และปริมาณของพอลิเมอผลิตต่อหน่วยน้ำหนักแห้งก็ยังคงต่ำมาก (0.15 mg / mg DW) พืชขนาดใหญ่ที่มีสุขภาพดีเพิ่มขึ้นพืชรวมระดับ PHB โดย 4.5-6.9 พับ อินเตอร์ estingly การผลิต PHB เพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะเพิ่มกิจกรรม ACL แสดงจากสำเนาภายนอกของยีนน่าจะผ่าน fications Modi-โพสต์แปลว่ามีความสัมพันธ์กับความแรงของอ่างล้างจาน.
ผลิตรอกซ์ซิโซมของ PHB ได้รับการตรวจสอบก่อนหน้านี้เป็นเส้นทางที่เป็นไปได้ สำหรับการผลิตโพลีเมอในระดับสูงตั้งแต่ acetyl-CoA ถูกสร้างขึ้นภายใน organelle จากขออกซิเดชันของกรดไขมัน (รูปที่ 2b) เริ่มต้นการทำงานของวิศวกร duction โปรรอกซ์ซิลิเมอร์ในการผลิต Arabidopsis ลิเมอร์ PHBV ที่เป็นหลัก PHB (> 95%) ในระดับสูงสุดถึง 0.11% DW แต่ให้ผลระยะเวลาที่สั้นกว่า hypocotyl ของต้นกล้า Arabidopsis จำลองพันธุ์ etiolated [35] ข้อสังเกตนี้ชี้ให้เห็นว่าการแข่งขันสำหรับ acetyl-CoA ระหว่างการสังเคราะห์ PHB และภายนอกเผาผลาญเซลล์รอกซ์ซิโซมเช่นวงจร glyoxylate และ gluconeogenesis อาจ จำกัด การผลิตพอลิเมอ [35] เทสซิเตรตแปลงรอกซ์ซิ acetyl-CoA การซิเตรตที่อยู่ในวงจร glyoxylate จึงเป็นเป้าหมายที่ Appro-จัดสรรที่สำหรับการเพิ่มการไหลเวียนของคาร์บอน PHB การศึกษาล่าสุดมีการลดกิจกรรมเทสรอกซ์ซิซิเตรตโดย microRNA การกำหนดเป้าหมายล้มลงในพืชการออกแบบสำหรับการผลิต PHB รอกซ์ซิ [32] การเจริญเติบโตของพืชเหล่านี้ในดินผลิตประมาณสามเท่า PHB มากกว่าสายการเติบโตของผู้ปกครองภายใต้เงื่อนไขเดียวกันที่ให้ผลผลิตได้ถึง 1.7% DW PHB [32]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

แนะนำนวนิยาย PHB กักคาร์บอนในเมล็ดผลในการแบ่งพาร์ติชันของโมเลกุลคาร์บอนเพื่อเมล็ดพันธุ์ให้ผลผลิตลดลงในน้ำมันเมล็ดที่สำคัญมากขึ้นกับการเพิ่มการผลิตพอลิเมอร์ ไม่ลด ปริมาณโปรตีนในเมล็ด )ขณะนี้ดูเหมือนว่าง่ายเนื่องจากกรดไขมันและ PHB ในการแข่งขันสำหรับเดียวกันสารอะ COA ในเมล็ดพลาส tids ไม่รายงานก่อนทำงานกับบี napus [ 26,27 ] และแตกต่างจากสิ่งที่ถูกสังเกตในใบของ Arabidopsis [ 28 ] และอ้อย [ 22 ] ซึ่งกรดไขมันไม่เปลี่ยนแปลงกับการผลิต PHB ใน Camelina ,ระดับของผลกระทบของไนโตรเจนในดินผ่าน bility ยังสูงสายการผลิตสามารถช่วยในอาหารเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ [ 25 ] ขณะ นี้เป็นปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไข สำหรับการเจริญเติบโตของเขตข้อมูล มันเป็นโอกาสสำหรับ produ cing พอลิยีนควบคุมตั้งแต่สูงเมล็ดตั้งใจแพ้ในสนามจะไม่รอด เหมาะสม inducible ยีนเปลี่ยนระบบเช่น ระบบสามารถแสดงให้ overproduc inducible tion ของ abscisic acid ใน Arabidopsis เมล็ด [ 29 ] และการผลิต PHB inducible ใน Arabidopsis ใบ [ 30 ] อาจจะใช้เพื่อสร้างต้นกล้าได้
เขตปลูกความคืบหน้านี้ยังได้มีการเพิ่ม duction Pro ของ PHB ในอวัยวะอื่นนอกจากพลาสติดในพืช C3 โดยการจัดการของเอนไซม์กลางกับ metab olism ของทิล COA ในไซโตซอล [ 31 ] และเพอรอกซิโซม [ 32 ] การผลิต PHB ในไซโตซอลของ Arabidopsis ผลลัพธ์ในภาวะแคระ [ 33 ] , กับการลดลงเกือบ 90% ในน้ำหนักเมื่อเทียบกับป่าประเภทพืช [ 31 ]เป็นภาวะที่คล้ายกันยังพบว่าในพืช Arabidopsis ระดับของ เอทีพี ซิเตรท ไลเ ( ACL ) กิจกรรม [ 34 ] , เอทีพี ขึ้นอยู่กับ cytosolic เอนไซม์ที่สร้างและ COA อะซาโลอะซิเตตจากซิเตรทและ COA . ผลงานล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่า overexpression ของ ACL ใน Arabidopsis cytosolic PHB ผู้ผลิตเพิ่มขึ้นดอกกุหลาบขนาด น้ำหนักสด ขนาดใบและความสูง คือเมื่อเปรียบเทียบกับสายพันธุ์พ่อแม่ โดย ACL ยีน [ 31 ] ในขณะที่มีเพียงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยใน PHB ต่อหน่วยน้ำหนักแห้งพบว่ามีการแสดงออกของ ACL และปริมาณของพอลิเมอร์ที่ผลิตต่อหน่วยน้ำหนักแห้งยังต่ำมาก ( 0.15 มก. / mg dw ) , ขนาดใหญ่มีสุขภาพดีพืชเพิ่มระดับโดยรวมของพืชไนโตรเจน 4.5 – 6.9 เท่า estingly อินเตอร์ ,การผลิต PHB คนเดียวก็เพียงพอที่จะเพิ่ม ACL กิจกรรมแสดงออกจากการคัดลอกโครงสร้างของยีน อาจผ่านไปรษณีย์ - แปล fications Modi ที่สัมพันธ์กับอ่างแรง
การผลิต PHB peroxisomal ก่อนหน้านี้ได้ถูกตรวจสอบโดยเส้นทางที่เป็นไปได้ในการผลิตตั้งแต่ระดับโพลีเมอร์อะ COA สร้างขึ้นภายในออร์แกเนลล์จาก b-oxidation ของกรดไขมัน ( รูปที่ 2B ) เริ่มต้นทำงานกับวิศวกร peroxisomal duction Pro ของพอลิเมอร์ใน Arabidopsis ผลิตที่ถูกหลัก phbv โคพอลิเมอร์พอลิ ( > 95% ) ในระดับถึง 011% จาก DW แต่สั้นกว่าความยาวของต้น Arabidopsis etiolated ย้ายต้นกล้า [ 35 ] การสังเกตนี้อาจกล่าวได้ว่า การแข่งขันระหว่างการสังเคราะห์พอลิอะ COA และโครงสร้าง peroxisomal เส้นทางการเผาผลาญ เช่น ทฤษฎีบทเวียนบังเกิดวงจรและกลูโคนีโอเจเนซิส อาจจำกัดการผลิตพอลิเมอร์ [ 35 ]ซิเตรต และแปลง peroxisomal COA ให้ซิทิลภายในวงจรทฤษฎีบทเวียนบังเกิด และดังนั้นจึง มีขนาดประมาณจัดเป้าหมายเพิ่มคาร์บอนไหล PHB การศึกษาล่าสุดได้ลด peroxisomal ซิเตรต และกิจกรรม โดยเป้าหมาย MIC น็อคในพืชวิศวกรรมเพื่อ peroxisomal การผลิต PHB [ 32 ]การเจริญเติบโตของพืชเหล่านี้ในดินที่ผลิตประมาณสามพับขึ้น PHB มากกว่าพ่อแม่พันธุ์ที่ปลูกภายใต้เงื่อนไขเดียวกันให้ผลผลิตถึง 1.7% DW PHB [ 32 ] .