ヒドロキシシンナモイル-CoAをサイレンシングすることによる針葉樹の亜鉛化の探求：ラジアタティアスのシキメートヒドロキシティクニモイルトランスフェラーゼ

酵素ヒドロキシティナモイルCoA：シキメートヒドロキシナモイルトランスフェラーゼ（HCT）は、被子植物種のグアイアシルおよびシリンジルリグニンの前駆体であるメトキシル化モノリグノールの産生に関与しています。私たちは、シリンゲルリグニンを産生しない針葉樹の体育館であるPinus Radiataの推定HCT遺伝子を特定し、クローン化しました。この遺伝子は、P。radiata細胞培養での気管要素（TE）形成中にアップレギュレートされ、以前に分離されたNicotiana Tabacum HCTのアミノ酸配列に対して72.6％の同一性を示しました。推定HCT遺伝子のRNAiを介したサイレンシングは、リグニン含有量、モノリニョール組成、およびユニット間結合分布に強い影響を与えました。ACBRアッセイにより、TESのリグニン含有量が最大42％減少したことが明らかになりました。熱分解-GC/MS、チオアシド分解、およびNMRは、リグニン組成の大幅な変化を検出しました。最も注目すべきは、チオアシド分解によって放出されるp-ヒドロキシフェニルユニットの上昇であり、これはwtコントロールの微量量からトランスジェニックの最大31％に増加しました。2次元13C-1H相関NMRは、トランスジェニックのP-ヒドロキシフェニル単位の増加を確認し、樹脂の増加、ジベンゾジオキソシンの減少、グリセロール末端群の存在など、構造の違いを明らかにしました。沈黙したトランスジェニックで観察された修飾は、標的遺伝子をP. radiataのリグニン生合成に関連していると検証し、したがってHCTをコードする可能性があります。したがって、この酵素は、Angiosperm種およびP. radiataなどの針葉樹の生成物質におけるメトキシル化フェニルプロパノイドの生合成につながる代謝の侵入点を表しています。

The enzyme hydroxycinnamoyl-CoA:shikimate hydroxycinnamoyltransferase (HCT) is involved in the production of methoxylated monolignols that are precursors to guaiacyl and syringyl lignin in angiosperm species. We identified and cloned a putative HCT gene from Pinus radiata, a coniferous gymnosperm that does not produce syringyl lignin. This gene was up-regulated during tracheary element (TE) formation in P. radiata cell cultures and showed 72.6% identity to the amino acid sequence of the Nicotiana tabacum HCT isolated earlier. RNAi-mediated silencing of the putative HCT gene had a strong impact on lignin content, monolignol composition, and interunit linkage distribution. AcBr assays revealed an up to 42% reduction in lignin content in TEs. Pyrolysis-GC/MS, thioacidolysis, and NMR detected substantial changes in lignin composition. Most notable was the rise of p-hydroxyphenyl units released by thioacidolysis, which increased from trace amounts in WT controls to up to 31% in transgenics. Two-dimensional 13C-1H correlative NMR confirmed the increase in p-hydroxyphenyl units in the transgenics and revealed structural differences, including an increase in resinols, a reduction in dibenzodioxocins, and the presence of glycerol end groups. The observed modifications in silenced transgenics validate the targeted gene as being associated with lignin biosynthesis in P. radiata and thus likely to encode HCT. This enzyme therefore represents the metabolic entry point leading to the biosynthesis of methoxylated phenylpropanoids in angiosperm species and coniferous gymnosperms such as P. radiata.