Analysis of Genes and Proteins Involved in Wood Formation

Abstract: SAMMANFATTNINGVedbildning är en underliggande mekanism för så skilda områden som industri, boende och en hållbar miljö. Vedbildning sker i det vaskulära kambiet där organiserade celldelningar åtföljs av differentiering till specialiserade vedceller. Ved består av sekundärt xylem som är starka, stora celler med tjocka cellväggar som är lignifierade. Dessa celler transporterar vatten och näringsämnen samt ger trädet dess styrka. Grunden för de starka cellerna är en avancerad komposit bestående av cellulosafibrer tvärbundna av hemicellulosa och slutligen ingjutet i lignin. Denna fiberkomposit är den sekundära cellväggen i vedartade växter. Celldelning och differentiering regleras genom att sätta igång och stänga av gener. Proteiner som kodas av dessa gener utför de viktigaste funktionerna i cellerna. De styr hela maskineriet som upprätthåller cellernas struktur och funktion, underhåller tillväxt samt tillverkar nödvändiga produkter såsom cellväggskolhydraterna.Träbioteknologiforskningsgruppen har varit en del av ett kraftfullt åtagande att identifiera de proteiner som är ansvariga för nyckelprocesser i vedbildning. Detta har utförts genom att övervaka genexpressionen vid olika tidpunkter av vedcellsmognad i Populus tremula x tremuloides. Här beskriver vi undersökningen av proteiner som är inblandade i cellexpansion och bildandet av sekundär cellvägg liksom utvecklandet av ett modellsystem som kommer vara en hjälp i den funktionella analysen av cellulosabiosyntes. Expansin är ett protein som verkar i cellexpansionen i alla växtens vävnader. Vi har studerat ett expansin, PttEXPA1, som visat sig vara särskilt närvarande i celler som genomgår vedbildning. Dessutom har vi undersökt glykosyltransferaser som tycks spela en viktig roll i bildandet av sekundär cellvägg. En av dessa, PttGT43A har uttryckts i jästen Pichia pastoris och i baculovirusinfekterade insektsceller. Dessvärre var proteinnivåerna för låga för biokemisk karakterisering. Dessutom har vi demonstrerat att flytande cellkulturer av hybridasp kan användas som ett modellsystem för cellulosabiosyntes.Genom att bemästra proteinerna som är ansvariga för vedbildning får vi verktyg att utveckla skogsproduktsmarknaden. En vision är nya produkter som till exempel träd som växer snabbare, ändrade fiberegenskaper, produktion av vedkolhydrater såväl som utvecklandet av intelligenta material genom biomimetisk ingenjörskonst.