کاهش تبلور سلولز با ایجاد جهش حذفی با‌ روش CRISPR/Cas9 در جایگاه P-CR زیرواحد CESA4 صنوبر سفید (Populus alba L.)

نویسندگان
Baghban Kohnehrouz, Bahram ID 1
Nayeri, Shahnoush ID 2
Rafat, Seyed Abbas ID 3

1 Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz-51666, Iran

2 Department of Plant Sciences and Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran-19839, Iran

3 Department of animal sciences, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz-51666, Iran

doi
10.22108/ijpb.2022.135394.1303
چکیده

سلولز فراوان‌ترین هموپلی‌ساکارید خطی در طبیعت است که به‌علت طبیعت نیمه‌بلورین و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی منحصربه‌فرد برای بهره‌برداری در صنایع چوب و خمیر کاغذ، تولید سوخت زیستی و نانوسلولز همواره موردتوجه پژوهشگران و سرمایه‌گذاران بوده است. با این‌حال، استحکام بالای دیواره سلولی و تبلور بالای سلولز همچنان از مهمترین مسایل چالش‌ برانگیز در تولید سلولز و تجزیه آن در صنایع تولید بیواتانول و نانوسلولز هستند. در این پژوهش، تغییرات ساختاری دیواره سلولی، محتوای ترکیبات لیگنوسلولز، شاخص تبلور (CrI) و درجه پلیمریزه شدن (DP) الیاف سلولز ناشی از جهش حذف با روش ویرایش ژن CRISPR/Cas9 در اسیدآمینه‌های پرولین 435 و تریپتوفان 436 ناحیه حفاظت‌شده گیاهی (P-CR) زیرواحد CESA4 در گیاه صنوبر سفید بررسی شد. بر اساس نتایج، گیاه نسل T0 ویراسته ژنی هموزیگوس PalCESA4P435del_W436del سالم با قابلیت رشد طبیعی به دست آمد که از نظر مساحت دیواره سلولی (89/21 درصد)، ضخامت دیواره سلولی(5/7 درصد)، محتوای سلولز (تقریباً 44 درصد) و میزان تبلور سلولز (5/19 درصد) نسبت به گیاه شاهد کاهش معنی‌داری نشان داد. یافته‌های این تحقیق سرآغازی برای تولید چوب‌های ویراسته ژنی با ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی مطلوب میکروفیبریل‌های سلولزی برای بهره‌برداری اقتصادی در گونه‌های مختلف گیاهی است.

کلیدواژه‌ها
درجه پلیمریزه شدن, لیگنوسلولز, CESA4, شاخص تبلور, CRISPR/Cas9, صنوبر سفید