Multi-gene metabolic engineering of tomato plants results in increased fruit yield up to 23%.
Multi-gene metabolic engineering of tomato plants results in increased fruit yield up to 23%.
复制标题
对番茄植株进行多基因代谢工程，可使果实产量提高23%。
DOI：
10.1038/s41598-020-73709-6
复制
发表时间：
2020-10-14
影响因子：
4.6
通讯作者：
Fernie AR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vallarino JG;Kubiszewski-Jakubiak S;Ruf S;Rößner M;Timm S;Bauwe H;Carrari F;Rentsch D;Bock R;Sweetlove LJ;Fernie AR
同化碳和氮的能力、将所产生的糖和氨基酸运输到库组织的能力以及将进入的糖和氨基酸转化为库组织中的储存化合物的能力是作物产量的关键决定因素。考虑到所有这些过程都有可能共同限制生长，可能需要对源和库组织进行多种遗传干预，加上运输过程，以达到作物的全部产量潜力。我们使用基因枪组合共转化（多达20个转基因），以增加番茄果实产量的目的，增加C和N流。我们观察到水果产量增加了23%。为了更好地探索这些转化体中代谢网络的重新配置，我们生成了一个数据集，包括在温室或polytunnel条件下生长的植物的生理参数，基因表达和代谢产物谱。稀疏偏最小二乘回归模型能够解释有助于提高水果产量的基因组合。因此，这种针对初级代谢的多个转基因的组合研究提供了探索代谢和表型变异的遗传基础的机会，提供了对选择用于工程增加果实产量的目标的正确组合的困难的洞察。
The capacity to assimilate carbon and nitrogen, to transport the resultant sugars and amino acids to sink tissues, and to convert the incoming sugars and amino acids into storage compounds in the sink tissues, are key determinants of crop yield. Given that all of these processes have the potential to co-limit growth, multiple genetic interventions in source and sink tissues, plus transport processes may be necessary to reach the full yield potential of a crop. We used biolistic combinatorial co-transformation (up to 20 transgenes) for increasing C and N flows with the purpose of increasing tomato fruit yield. We observed an increased fruit yield of up to 23%. To better explore the reconfiguration of metabolic networks in these transformants, we generated a dataset encompassing physiological parameters, gene expression and metabolite profiling on plants grown under glasshouse or polytunnel conditions. A Sparse Partial Least Squares regression model was able to explain the combination of genes that contributed to increased fruit yield. This combinatorial study of multiple transgenes targeting primary metabolism thus offers opportunities to probe the genetic basis of metabolic and phenotypic variation, providing insight into the difficulties in choosing the correct combination of targets for engineering increased fruit yield.
登录
查看更多内容
影响因子：
4.6
作者：
Ding F;Wang M;Zhang S;Ai X
通讯作者：
Ai X
影响因子：
3.7
作者：
Barnaby JY;Kim M;Bauchan G;Bunce J;Reddy V;Sicher RC
通讯作者：
Sicher RC
SBPase活性增加可改善温室条件下生长的小麦的光合作用和谷物产量。
DOI：
10.1098/rstb.2016.0384
发表时间：
2017-09-26
期刊：
Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences
影响因子：
--
作者：
Driever SM;Simkin AJ;Alotaibi S;Fisk SJ;Madgwick PJ;Sparks CA;Jones HD;Lawson T;Parry MAJ;Raines CA
通讯作者：
Raines CA
影响因子：
7.3
作者：
Büttner, M;Truernit, E;Sauer, N
通讯作者：
Sauer, N
影响因子：
9.4
作者：
Bezrutczyk, Margaret;Hartwig, Thomas;Sosso, Davide
通讯作者：
Sosso, Davide