なぜ赤の代わりにゴールデンライスが黄金（黄色）なのですか？

ゴールデンライス（オリザサティバ）の胚乳は、ベータカロチン（プロビタミンA）とキサントフィルの蓄積により黄色です。金色のイネ、フィトエンシンターゼ（PSY）および細菌カロチンデサチュラーゼ（CRTI）で使用される2つのカロテノイド生合成導入遺伝子の産物は、赤い色のリコピンです。金色の米にリコピンが存在しないことは、経路がトランスジェニックのエンドポイントを超えて進行し、したがって内因性経路も作用しなければならないことを示しています。TaqManリアルタイムPCRを使用することにより、野生型ライスエンドスペルムで、フィトンデサチュラーゼ、ゼータカロチンデサチュラーゼ、カロテンカロチンデサチュラーゼ、カロテンシス - トランス - イソメラーゼ、ベータリコペンサイクリス、およびベタカロテンをコードする関連するカロテノイド生合成酵素のmRNA発現を示します。ヒドロキシラーゼ;PSY mRNAのみが事実上欠席していました。トランスジェニック表現型は、トマト（リコペルシコンエスカレントム）フルーツの場合であることが示唆されたように、トランスジェンに応答した内因性イネ経路の発現の上方制御によるものではないことを示しています。。これは、金色のイネにおけるベータカロチンとキサントフィル形成は、構成的に発現した固有のイネ遺伝子（カロチンシス - トランス - イソメラーゼ、アルファ/ベータリコペンシクラーゼ、ベータカロチンヒドロキシラーゼ）の活性に依存していることを意味します。PSYを補充する必要があり、ゴールデンライスにおけるCRTI導入遺伝子の必要性は、おそらく胚乳中のフィトンデサチュラーゼおよび/またはゼータカロチンデサチュラーゼ酵素の活性が不十分なためです。CRTI発現の効果は、トランスジェニックライスとシロイヌナズナ（シロイヌナズナ（シロナイナ）の葉でも調査されました。ここでも、本質的なカロテノゲン性酵素のmRNAレベルは影響を受けなかった。それにもかかわらず、カロテノイドパターンは変化し、ルテインの減少を示しましたが、ベータカロチン由来のキサントフィルは増加しました。このシフトは、CRTI発現と相関しており、リコピン-CIS-Trans-異性体によって酵素レベルで支配される可能性が最も高い。考えられる意味について説明します。

The endosperm of Golden Rice (Oryza sativa) is yellow due to the accumulation of beta-carotene (provitamin A) and xanthophylls. The product of the two carotenoid biosynthesis transgenes used in Golden Rice, phytoene synthase (PSY) and the bacterial carotene desaturase (CRTI), is lycopene, which has a red color. The absence of lycopene in Golden Rice shows that the pathway proceeds beyond the transgenic end point and thus that the endogenous pathway must also be acting. By using TaqMan real-time PCR, we show in wild-type rice endosperm the mRNA expression of the relevant carotenoid biosynthetic enzymes encoding phytoene desaturase, zeta-carotene desaturase, carotene cis-trans-isomerase, beta-lycopene cyclase, and beta-carotene hydroxylase; only PSY mRNA was virtually absent. We show that the transgenic phenotype is not due to up-regulation of expression of the endogenous rice pathway in response to the transgenes, as was suggested to be the case in tomato (Lycopersicon esculentum) fruit, where CRTI expression resulted in a similar carotenoid phenomenon. This means that beta-carotene and xanthophyll formation in Golden Rice relies on the activity of constitutively expressed intrinsic rice genes (carotene cis-trans-isomerase, alpha/beta-lycopene cyclase, beta-carotene hydroxylase). PSY needs to be supplemented and the need for the CrtI transgene in Golden Rice is presumably due to insufficient activity of the phytoene desaturase and/or zeta-carotene desaturase enzyme in endosperm. The effect of CRTI expression was also investigated in leaves of transgenic rice and Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Here, again, the mRNA levels of intrinsic carotenogenic enzymes remained unaffected; nevertheless, the carotenoid pattern changed, showing a decrease in lutein, while the beta-carotene-derived xanthophylls increased. This shift correlated with CRTI-expression and is most likely governed at the enzyme level by lycopene-cis-trans-isomerism. Possible implications are discussed.