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リグニンの組成と構造の修飾は、バイオ燃料生産の植物細胞壁の消化率を高めるための重要な戦略です。シロイヌナズナでのCADCとCADDを含むシナミルアルコールデヒドロゲナーゼ（CAD）の両方をコードする遺伝子の破壊により、ヒドロキシティクインズナマルデヒドがリグニンに非定型的に取り込まれます。リグニン組成を変化させる別の戦略は、それぞれグアイアシル単位またはシリンジルユニットで濃縮されたリグニンをもたらす、フェアル酸塩5-ヒドロキシラーゼ（F5H）のダウンレギュレーションまたは過剰発現です。ここでは、これらのアプローチを組み合わせて、主にシナパルデヒドに由来するコニフェラルデヒド由来のリグニンユニットまたはリグニンを濃縮した植物を生成しました。CADC CADDおよびフェルル酸ヒドロキシラーゼ1（FAH1）CADC CADD植物は、リグニン組成が劇的に変化していても、野生型植物と成長が類似しています。対照的に、F5H過剰発現の背景におけるCADの混乱は、小人症の結果をもたらします。これらの植物で観察されたwar星の表現型は、他の多くのリグニン欠損d星変異体の特徴である崩壊した木部に関連していないようです。CADC CADD、FAH1 CADC CADD、およびCADD F5H過剰発現植物は、酵素触媒細胞壁消化率を増加させています。これらのCAD欠損植物は類似した総リグニン含有量を持ち、ヒドロキシン型のモノマーの取り込みの量が異なることを考えると、これらの結果は、ヒドロキシティクインダナムアルデヒド含有量がリグニン含有量よりも消化性のより重要な決定因子であることを示唆しています。
リグニンの組成と構造の修飾は、バイオ燃料生産の植物細胞壁の消化率を高めるための重要な戦略です。シロイヌナズナでのCADCとCADDを含むシナミルアルコールデヒドロゲナーゼ（CAD）の両方をコードする遺伝子の破壊により、ヒドロキシティクインズナマルデヒドがリグニンに非定型的に取り込まれます。リグニン組成を変化させる別の戦略は、それぞれグアイアシル単位またはシリンジルユニットで濃縮されたリグニンをもたらす、フェアル酸塩5-ヒドロキシラーゼ（F5H）のダウンレギュレーションまたは過剰発現です。ここでは、これらのアプローチを組み合わせて、主にシナパルデヒドに由来するコニフェラルデヒド由来のリグニンユニットまたはリグニンを濃縮した植物を生成しました。CADC CADDおよびフェルル酸ヒドロキシラーゼ1（FAH1）CADC CADD植物は、リグニン組成が劇的に変化していても、野生型植物と成長が類似しています。対照的に、F5H過剰発現の背景におけるCADの混乱は、小人症の結果をもたらします。これらの植物で観察されたwar星の表現型は、他の多くのリグニン欠損d星変異体の特徴である崩壊した木部に関連していないようです。CADC CADD、FAH1 CADC CADD、およびCADD F5H過剰発現植物は、酵素触媒細胞壁消化率を増加させています。これらのCAD欠損植物は類似した総リグニン含有量を持ち、ヒドロキシン型のモノマーの取り込みの量が異なることを考えると、これらの結果は、ヒドロキシティクインダナムアルデヒド含有量がリグニン含有量よりも消化性のより重要な決定因子であることを示唆しています。
Modifying lignin composition and structure is a key strategy to increase plant cell wall digestibility for biofuel production. Disruption of the genes encoding both cinnamyl alcohol dehydrogenases (CADs), including CADC and CADD, in Arabidopsis thaliana results in the atypical incorporation of hydroxycinnamaldehydes into lignin. Another strategy to change lignin composition is downregulation or overexpression of ferulate 5-hydroxylase (F5H), which results in lignins enriched in guaiacyl or syringyl units, respectively. Here, we combined these approaches to generate plants enriched in coniferaldehyde-derived lignin units or lignins derived primarily from sinapaldehyde. The cadc cadd and ferulic acid hydroxylase1 (fah1) cadc cadd plants are similar in growth to wild-type plants even though their lignin compositions are drastically altered. In contrast, disruption of CAD in the F5H-overexpressing background results in dwarfism. The dwarfed phenotype observed in these plants does not appear to be related to collapsed xylem, a hallmark of many other lignin-deficient dwarf mutants. cadc cadd, fah1 cadc cadd, and cadd F5H-overexpressing plants have increased enzyme-catalyzed cell wall digestibility. Given that these CAD-deficient plants have similar total lignin contents and only differ in the amounts of hydroxycinnamaldehyde monomer incorporation, these results suggest that hydroxycinnamaldehyde content is a more important determinant of digestibility than lignin content.
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