Expression of a fungal ferulic acid esterase (FaeB) in alfalfa modifies cell wall digestibility.

Badhan, A., Jin, L., Wang, Y., Han, S., Kowalczys, K., Brown, D.C.W., Ayala, C.J., Latoszek-Green, M., Miki, B.L.A., Tsang, A., et McAllister, T.A. (2014). « Expression of a fungal ferulic acid esterase (FaeB) in alfalfa modifies cell wall digestibility. », Biotechnology for Biofuels, 7(1: Article number 39). doi : 10.1186/1754-6834-7-39  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Contexte La luzerne (Medicago sativa) est une importante plante fourragère en Amérique du Nord, car elle a une production élevée de biomasse, est vivace et a la capacité de fixer l’azote. La féruloyl estérase (EC 3.1.1.73) hydrolyse les liens ester de la paroi cellulaire des plantes et pourrait permettre d’améliorer le rendement de la luzerne en biomasse destinée à la production de biocarburants. Résultats Dans le cadre de la présente étude, le gène faeB [GenBank:AJ309807] a été synthétisé par GenScript et sous-cloné dans un nouveau vecteur pEACH qui contient différents peptides de signalisation faisant en sorte que la synthèse d’acide férulique estérases de type B (FAEB) cible l’apoplasme, le chloroplaste, le réticulum endoplasmique et la vacuole. Quatre constructions possédant le gène faeB ont été exprimés de façon transitoire dans les feuilles d’une plante du genre Nicotiana; de fortes concentrations de FAEB se sont accumulées dans tous les sites ciblés, sauf le chloroplaste. Par la suite, des lignées transformées stables de luzerne ont été produites au moyen de l’Agrobacterium tumefaciens (LBA4404). Parmi les 136 sujets transgéniques régénérés, une activité FAEB a été observée chez 18 lignées distinctes. Les lignées produisant des FAEB ont été soumises à une analyse reposant sur la digestibilité in vitro et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Cette analyse a révélé que la morphologie et la composition de la paroi cellulaire des lignées étaient modifiées; en effet, une réduction des liens ester et une teneur élevée en lignine ont été observées. Par conséquent, la paroi de ces lignées était plus résistante à la digestion par un mélange de microorganismes ruminaux. Fait intéressant, la délignification au peroxyde alcalin suivie d’une exposition à un mélange commercial de cellulases a entraîné une libération de glucose plus élevée dans le cas des lignées transgéniques que dans le cas de la lignée témoin. Conclusion La modification de la réticulation de la paroi cellulaire peut être utilisée pour réduire la résistance de l’holocellulose. En outre, elle a eu des effets inattendus sur la digestibilité de la paroi cellulaire de la luzerne, en occasionnant la présence de teneurs élevées de lignine. Les traitements de délignification efficaces (peroxyde alcalin) et l’activité estérasique des lignées transgéniques sont des moyens complémentaires favorisant la digestion efficace et rentable de ces lignées.

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