Forbedring af næringsværdien af kassava

Transkript

1 Forbedring af næringsværdien af kassava Kirsten Jørgensen, Susanne Jensen, Evy Olsen, Charlotte Sørensen, Rubini i Kannangara and Birger Lindberg Møller. Slide 1

2 Kassava er den tredie vigtigste afgrøde i troperne Højt udbytte Let at dyrke fra stængelstykker Skal ikke købe frø Tørkeresistent Kan gro på næringsfatteige jorde Kræver ikke gødning Kan dog øge udbyttet Knoldene kan holdes i jorden op til 3 år Slide 2

3 Øget fokus på dyrkning af kassava Stivelsesproduktion Bio-energi Slide 3

4 Kassava Allopolyploid To vildtypers genomer er smeltet sammen Nogle af disse gener er efterfølgende tabt Forædling langsommelig Blomstrer ikke altid hvert år Sætter få frø Lavt protein indhold Knoldene rådner et par dage efter de er høstet Indeholder cyanogene glucosider Er nødt til at blive behandlet inden de spises Protein og vitaminer mistes gennem processen Slide 4

5 Vitaminer i kassava knolde sammenlignet med andre fødevarer Vitamin A Vitamin B Vitamin C I.U./100 g mg/100 g Cassava knolde (skrællet) Gaplek 10 Kartofler Poleret ris FAO Cassava processing Slide 5

6 Protein indhold i kassava knolde sammenlignet med lignende fødevarer Bradbury and Holloway, 1994 Næringsindholdet af kassava bør øges Slide 6

7 KASSAVA Blad Rig på protein, vitamin A&C Bruges I nogle områder Foder Stængel Nyt plante materiale Rod knold Stivelsesrig Lavt protein/vitamin/mineraler / indhold Fødevare og foder Alle dele indeholder cyanogene glucosider Slide 7

8 Cyanogene glucosider Gammel forsvarsstof Primært som et phyto-anticipin p Har en rolle i primær metabolisme Nitrogen lager Afledt fra amino syrer: valine, isoleucine, leucine, tyrosin, phenylalanin Fundet i mere end 2000 plante arter, f.eks.: Kassava, mandler, eucalyptus, byg, hvede, ris, sorghum, kirsebær and æble. Slide 8

9 Cyanogene glucosider som et forsvarsstof Plante celle Vacuole Linamarin/Lotaustralin (Cyanogene glucosider) Linamarase (b-glucosidase) Cyanohydrin Glucose Apoplast,Laticifers Hydroxynitrile lyase ph>5, T>35 C Ketone Cyanide (giftig gas) Slide 9

10 Forædling af kassava Traditionel forædling Tager lang tid uregelmæssig blomstring og kun få frø kompleks genetik Eks. Vitamin A, Høst udbytte Molekylær forædling Kan overføre enkelt-egenskaber Eks. Virus resistens, Forhindre bladfald Slide 10

11 Molekylær forædling vores projekter Fjerne de cyanogene glucosider Nedregulering af cyanogene glucosider ved RNAi teknologi Næringsindhold Øge protein indhold i knoldene Bruger patatin fra kartoffel Arbejder på at identificere en egnet kandidat fra vilde kassavalinier Bruger stammateriale t med øget karotenoid indhold/vitamin A til transformation af ovenstående egenskaber Slide 11

12 BIOSYNTHESIS Bioynthesis af cyanogene glucosider - linamarin and lotaustralin respektiv fra valine and isoleucine Hele syntesevejen sker i et metabolon bestående af to P450 enzyme og det sidste trin aktiveres af en glycosyl transferase Cassava meeting Ghent july 2008 Slide 12

13 Nedregulering af indholdet af cyanogene glacosider ved hjælp af RNAinterference CYP79D1 CYP79D2 Generel CYP79 struktur exon1 intron exon2 1.Generation RNAi construkt 35S Putative CYP71E D2 ortholog D1 intron D1 D1 D2 RNA interference teknologi nedregulerer ekspression af CYP79D1 and CYP79D2. Putative 300 bp fra den distale og proximale ende af EXON2,respektivt, bruges I acetone cyanohydrin UGT85B 2-hydroxy-2-methylbutyronitrile antisense og sense retning. ortholog Intron isoleret fra CYP79D1. Slide 13

14 Kassava Transformation 1 week Transformationsstart Induktion af skud selektion, 2 uger 3 uger Skud 4 uger Slide 14

15 Linamarin indhold af drivhus dyrkede transgene Mcol22 i % af linamarin indholdet i tilsvarende vildtype planter. 300 Knold 250 % Linamarin of wildtype , Plant number Blad Forskel skyldes? Transport Promotoren effektivitet i knolden E35S meget variable Regulering 2,50 e % Linamarin of wildtype 2,00 1,50 1, ,50 0, Plant number Slide 15

16 Acyanogene kassavas udseende kun i in vitro planter kan de genkendes T54 CEO nr. 11 4% T58 3 MD CEO nr. 7A 21% T54 CEO nr. 11 Gus neg T58 3 MD CEOnr. 7A 4% 21% Slide 16

17 Normal udseende d i drivhuset De acyanogene kassavas udseende er som vildtypernes når de dyrkes i drivhuset Både når de dyrkes i sand og jord uden tilførsel af næringsstoffer Udfra ca 300 transgene linier er der 3-4 linier der kan bruges videre Linier klar i drivhuset til forsøg ved IITA, Nigria Slide 17

18 Hvad er vores videre planer Acyanogene kassavalinier klar til markforsøg Skal til at ansøge om at udsætte de transgene linier i Nigeria, IITA Fortsætte arbejdet med afrikanske elite linier Linier med højt indhold af karotenoider Fjerne de cyanogene glucosider Øge protein indholdet i knolde Slide 18

19 Det Biovidenskabelige fakultet Institut for Plantebiologi og bioteknologi Birger Lindberg Møller Susanne Jensen Evy Olsen Charlotte Sørensen Søren Bak Steen Malmmose Carl Erik Olesen CIAT Martin Fregene IITA Alfred Dixon Ivan Ingelbrecht DSMZ Stephan Winther Slide 19 Støttet af Danida, Forskningsrådet for teknik og produktion og IITA