Publikationer - DCA - Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug

More documents

Recommendations

Info

Plantecellevægge og -biopolymerer Planters cellevægge er yderst komplekse og dynamiske strukturer og afgørende for planters udvikling med hensyn til cellers størrelse og form. Forskellige celletyper har vægtyper, der varierer i indhold og komposition i overensstemmelse med deres funktionelle specialisering. Som et spejlbillede heraf råder planter over rækker af isoformer af cellevægenzymer, som udtrykkes vævsspecifikt og opbygger og omsætter cellevæggenes byggesten i overensstemmelse med hver celles udvik-lingsforløb. Byggestenene består af 80% komplekse polysakkarider. Den bedst kendte polymer er cellulose, en relativ enkel polymer bestående alene af glucose, der er bundet sammen med kun én bindingstype: β-1,4-glycosidbindinger. Cellulose er den mest udbredte polymer i biosfæren. Hvert år producerer planter 180 milliarder tons cellulose, og denne produktion har en enorm kommerciel betydning. Vi møder cellulose i træ og papir, i bomuld, i fødevarer og i dyrefoder. Forarbejdede celluloseprodukter finder vi i semisyntetiske tekstiler og kosmetik. Flere af cellevæggenes andre polysakkarider, pektin for eksempel, finder anvendelse som fødevareingredienser. Mange ledende forskergrupper forsøger at opnå forståelse af polysaccharidernes biologi og deres struktur og funktionalitet i foder og fødevarer. Således fokuseres der på de gener/enzymer, der er ansvarlige for biosyntese, modifikation og omsætning af polysakkariderne. Set i forhold til de formentlig hundredevis af gener, der spiller en rolle for cellevæggenes tilblivelse og dynamik, er det forbløffende få gener, der har fået en funktion tilordnet. På grund af polysakkaridernes kommercielle potentiale har sekventerin-gen af Arabidopsisgenomet startet et veritabelt kapløb om at tilordne funktioner til cellevægsrelaterede gener. Usædvanlige plante endo- 1,4-β-D-glucanaser (EGaser) De løbende modifikationer af cellevæggens polysakkarider formodes at bero på et koordineret udtryk og sekretion af cellevægsenzymer. F.eks. spiller opløselige endo-1,4-β-glucanaser (EGaser) vigtige roller i frugtmodning, bladfald, strækningsvækst. EGaser er ikke plantespecifikke enzymer, og er således også fundet hos insekter, nematoder, skaldyr, bakterier og svampe. Vi har fokuseret på en ny undergruppe af meget usædvanlige plante EGaser. Disse adskiller sig fra alle hidtil kendte EGaser ved at være membranbundne og lokaliseret i plasmamembranen samt involveret i biosyntesen af cellulose. De til enhver tid yngste cellulosemikrofibriller laves på plantecellevæggens inderside, og endo-1,4-β-glucanaser er defineret ved, at de hydro-lyserer 1,4-βglycosidbindinger mellem to glucose-enheder i en glucan. Eksistensen af membranbundne EGaser i planter og deres sandsynlige funktion i cellulose biosyntesen har fået stor opmærksomhed. Således tyder det på, at cellulosebiosyntese i flere organismer involverer EGaser. I bakterierne Agrobacterium tumefaciens og Acetobacter xylinum, er der bevist for, at henholdsvis en mem-branbundet og en opløselig, sekreteret EGase er involveret i biosyntesen af cellulose. Da cellulose er en meget benyttet polymer, studeres gener involveret i cellulosebiosyntesen således meget, ikke mindst på grund af kommercielle interesser. For at opnå detaljeret viden om den lille genefamilie (KOR, KOR2 og KOR3) i Arabidopsis, der koder for membranbundne EGaser, har vi bl.a. karakteriseret de vævs-specifikke udtryk af KOR2 og KOR3. Et af de få steder i planter, hvor man har uhindret adgang til at iagttage cellevægsstrukturens betydning for cellens form, er i planternes trichomer. Trichomer er blandt andet bladhår, der udgår fra epidermis. I en krans ved roden af hver trichom sidder hårets støtteceller. KOR2- og KOR3-generne udtrykkes henholdsvis i selve håret og i støttecellerne, figur 1 og 2. Disse udtryksmønstre er interessant i forhold til, at trichomer ses som simple modeller for dannelsen af bomuldsfibre. Således studeres trichomer hos Arabidopsis nu som modelsystem for dannelsen af bomuldsfibre og cellulosebiosyntese. Trichomceller kan naturligvis ikke isoleres, og undersøgelser af genudtryksmønstre undersøges på en hel anden metode. Vi har undersøgt udtryksmønstret for KOR2 og KOR3 ved β-glucuronidase (gusA) reporter-gen-metoden. Ved at koble KOR2 og KOR3’s styringsenheder (promotorer) til den kodende region for GUS-enzymet, og efterfølgnde transformere Arabidopsisplanter med disse genkonstruktioner, kan man i transformanterne analysere EGasegenernes styreenheder. Akkumulering af GUS-enzym i en celle kan således visualiseres ved at tilføre et substrat for GUSenzymet, hvor det tilsvarende produkt farver cellen blå. Mens KOR-genet udtrykkes næsten overalt i planten, er KOR2::gusA og KOR3::gusA således udtrykt i meget afgrænsede væv og celletyper. KOR2::gusA udtrykkes ydermere tidligt i rodhårs udvikling i den zone i roden, hvor rodens kar og andre specielle celletyper anlægges samt endvidere i den del af bladene og blomsterorganerne, der er tættest på plantens akse. KOR3::gusA er tilsvarende udtrykt i ledningsvævets strengskedeceller i bladmesophyllet, se figur 2.
28 29 MICHAEL MØLHØJ 0G PETER ULVSKOV, AFD. FOR PLANTEBIOLOGI, BIOTEKNOLOGIGRUPPEN Udtryksmønstrene for de tre KOR-gener gør det muligt at udelukke nogle gængse roller for disse EGaser, men peger ikke i sig selv på en rolle i cellulosebiosyntesen. En række biokemiske undersøgelser af de membranbundne EGaser, som vi ikke vil gå i detaljer med her, samt analyser af mutanter i KOR-genet leverer imidlertid indicier for en sådan rolle, se figur 3 og 4. FIGUR 1 FIGUR 2 Arabidopsis-genomet: Et modelsystem i plantebiologisk forskning Sekventeringen af Arabidopsis-genomet er afslutningen på et skelsættende, international samarbejde (Multinational Coordinated Arabidopsis Genome Project). Målet har således været at udvikle og benytte denne plante som et universelt modelsystem. Oprindeligt valgte plantebiologer at udvikle Arabidopsis til et modelsystem p.g.a. af plantens korte generationstid, store frøproduktion, lille genom (ca. 25000 gener), letheden hvorved planten transformeres samt evne til at selvbestøve. Den fulde genomsekvens er nu til rådighed for Arabidopsis, og vil på mange måder revolutionere plantebiologiens uudforskede områder. Det har allerede vist sig at være relevant for alle plantebiologer. En lang rækker metoder og værktøjer blev udviklet til Arabidopsis. Disse inkluderer samlinger af knock-out mutanter, genchip- og mikroarray-metoder m.m. Med tiden vil disse metoder og værktøjer sikkert blive tilpasset vigtige afgrødeplanter. Vi identificerede både KOR2 og KOR3 på grund af Arabidopsisgenomprojektet. FIGUR 4 FIGUR 3 FIGUR 1. KOR2::GUSA UDTRYKKES I TRICHOMER FIGUR 2. EN AF DE TIDLIGST UDVIKLEDE ROSET- BLADE FRA ARABIDOPSIS THALIANE TRANS- FORMERET MED ET KOR3::GUSA KONSTRUKT. BLADET VISER GUS-FARVNING I TRICHOME- STØTTECELLERNE (BLÅ RINGE) OG I STRENG- SKEDECELLERNE FIGUR 3. MEMBRANBUNDNE EGASER ER MU- LIGVIS INVOLVERET I TERMINERINGEN ELLER „PROOFREADING“ AF CELULOSE BIOSYNTESEN FIGUR 4. TEGNING AF CELLULOSE- SYNTETISERENDE, TERMINAL KOMPLEX
Page 1 and 2: Årsberetning 2000 Ministeriet for
Page 3: Forord 2000 var et godt år for bå
Page 6 and 7: Præsentation af bestyrelse og dire
Page 8 and 9: Beretning År 2000 var på mange m
Page 10 and 11: Myndighedsberedskab DJF havde igen
Page 12 and 13: Økonomi DJF har i 2000 afholdt udg
Page 14 and 15: Genjagt i Dansk og Svensk Holstein
Page 16 and 17: Valg af staldventilation via edb Ge
Page 18 and 19: Kulhydrater er andet end energi En
Page 20 and 21: Kødsaft fra muskel til polystyrenb
Page 22 and 23: Leveren og stofskiftesygdomme BIOPS
Page 24 and 25: IntelliGrow Klimastyring set ud fra
Page 26 and 27: Forskningsrelateret jordbrugsregist
Page 30 and 31: Afgrødefysiologi med nye mulighede
Page 32 and 33: GMO risikovurdering Gensplejsning e
Page 34 and 35: Afd. for Animalske Fødevarer Forsk
Page 36 and 37: Afd. for Husdyravl og Genetik Forsk
Page 38 and 39: Vigh-Larsen, F. 2000. Afgræsning a
Page 40 and 41: Afd. for Husdyrernæring og Fysiolo
Page 42 and 43: Vestergaard, M. & Madsen, N.T. 2000
Page 44 and 45: Afd. for Husdyrsundhed og Velfærd
Page 46 and 47: Pedersen, L.J., Jensen, M.B., Hanse
Page 48 and 49: Afd. for Jordbrugssystemer Afdeling
Page 50 and 51: Grant, R., Blicher-Mathiesen, G., J
Page 52 and 53: Afd. for Plantevækst og Jord Afdel
Page 54 and 55: Jørgensen, U., Holm, P. E., Anders
Page 56 and 57: Afd. for Jordbrugsteknik Afdelingen
Page 58 and 59: Afd. for Prydplanter og Vegetabilsk
Page 60 and 61: Ph.d.-afhandlinger Bertelsen, M., 2
Page 62 and 63: Afd. for Plantebiologi Afdelingen f
Page 64 and 65: Afd. for Plantebeskyttelse I afdeli
Page 66 and 67: Walter, A.M., 2000. Forskning i pr
Page 68: Adresser DJF Foulum Postboks 50, 88

Publikationer - DCA - Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?