SAMMANFATTNING Vedbildning 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. / ABSTRACT Wood formation or xylogenesis is a fundamental process for so diverse issues as industry, shelter and a sustainable environment. Xylogenesis originates from the vascular cambium where organised cell divisions are followed by differentiation into specialised wood cells. Wood is comprised of secondary xylem, rigid large cells with thick cell walls that are lignified. These cells transport water and nutrients as well as give the tree its strength. The basis for the sturdy cells is an advanced composite made up of cellulose fibers cross-linked by hemicelluloses and finally embedded in lignin. This fiber-composite is the secondary cell walls of woody plants. Cell division and differentiation is regulated by switching on and off genes. Proteins encoded by these genes execute the major functions in the cells. They steer the entire machinery operating the structure and function of the cells, maintaining growth and synthesising essential products such as the cell wall carbohydrates. The Wood Biotechnology research group has been part of a massive undertaking of identifying proteins responsible for the key processes of xylogenesis. This has been achieved by monitoring the gene expression at different time points of wood cell maturation in Populus tremula x tremuloides. Here we describe investigation of proteins involved in cell expansion and secondary cell wall formation as well as the development of a model system that will aid the functional analysis of cellulose synthesis. Expansin is a protein involved in cell expansion in all tissues of the plant. We have studied one expansin, PttEXPA1, found to be especially abundant in cells undergoing wood formation. Also, we have examined glycosyltransferases that seemingly play a part in secondary cell wall formation. One of these, PttGT43A is expressed in the yeast Pichia pastoris as well as in baculovirus infected insect cells. However, protein levels were too low for biochemical characterisation. We have also demonstrated that hybrid aspen cell suspension cultures can be used as a model system for cellulose synthesis. By mastering proteins involved in xylogenesis we acquire the tools to improve and develop the wood product market. New products envisioned include e.g. faster growing trees, changed fiber characteristics, production of wood carbohydrates as well as invention of intelligent materials by biomimetic engineering. / QC 20101122
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-4332 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Winzell, Anders |
| Publisher | KTH, Skolan för bioteknologi (BIO), Stockholm : KTH |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-BIO-Report, 1654-2312 ; 2007:2 |
Page generated in 0.0179 seconds