کاهش تبلور سلولز با ایجاد جهش حذفی با‌ روش crispr/cas9 در جایگاه p-cr زیرواحد cesa4 صنوبر سفید (populus alba l.)

سلولز فراوان‌ترین هموپلی‌ساکارید خطی در طبیعت است که به‌علت طبیعت نیمه‌بلورین و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی منحصربه‌فرد برای بهره‌برداری در صنایع چوب و خمیر کاغذ، تولید سوخت زیستی و نانوسلولز همواره موردتوجه پژوهشگران و سرمایه‌گذاران بوده است. با این‌حال، استحکام بالای دیواره سلولی و تبلور بالای سلولز همچنان از مهمترین مسایل چالش‌ برانگیز در تولید سلولز و تجزیه آن در صنایع تولید بیواتانول و نانوسلولز هستند. در این پژوهش، تغییرات ساختاری دیواره سلولی، محتوای ترکیبات لیگنوسلولز، شاخص تبلور (cri) و درجه پلیمریزه شدن (dp) الیاف سلولز ناشی از جهش حذف با روش ویرایش ژن crispr/cas9 در اسیدآمینه‌های پرولین 435 و تریپتوفان 436 ناحیه حفاظت‌شده گیاهی (p-cr) زیرواحد cesa4 در گیاه صنوبر سفید بررسی شد. بر اساس نتایج، گیاه نسل t0 ویراسته ژنی هموزیگوس palcesa4p435del_w436del سالم با قابلیت رشد طبیعی به دست آمد که از نظر مساحت دیواره سلولی (21.89 درصد)، ضخامت دیواره سلولی(7.5 درصد)، محتوای سلولز (تقریباً 44 درصد) و میزان تبلور سلولز (19.5 درصد) نسبت به گیاه شاهد کاهش معنی‌داری نشان داد. یافته‌های این تحقیق سرآغازی برای تولید چوب‌های ویراسته ژنی با ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی مطلوب میکروفیبریل‌های سلولزی برای بهره‌برداری اقتصادی در گونه‌های مختلف گیاهی است.

reduction of cellulose crystallization by crispr/cas9 -mediated mutagenesis in the p-cr domain of cesa4 subunit of white poplar (populus alba l.)

cellulose is the most abundant linear homopolysaccharide in nature, which has always raised great attention from investigators and industrial investors for use in wood and paper pulp industries, biofuel, and nanocellulose products due to its semi-crystalline nature and unique physicochemical properties. however, the cell wall recalcitrance and high cellulose crystallinity of wood biomass are the most challenging issues during cellulose extraction and its saccharification in bioethanol and nanocellulose production industries. here, we have investigated the effect of crispr/cas9-mediated mutagenesis on the pro435 and try436 residues at the binding site of palcesa4-specific p-cr domain from white poplar. as the result, we generated a palcesa4p435del_w436del homozygous t0 mutant plant with normal growth that showed a significant decrease in cell wall area (21.89%), cell wall thickness (7.5%), cellulose content (~ 44%), and cellulose crystallinity (19.5%) compared to the wt plant. our findings reveal a promising approach to achieving genetically edited woods with suitable physicochemical properties of cellulose microfibrils in different plant species for industrial applications.