Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Molekularbiologie (angewandte Pflanzengenetik)

Betreuer: Prof. Dr. Inge Broer



Dipl. Biol. Maja Hühns
(e-mail: maja.huehns@uni-rostock.de )

„Production of the biodegradable polymer cyanophycin in transgenic Nicotiana tabacum and Solanum tuberosum plants“

Um das Polymer Cyanophycin in Pflanzen zu produzieren wurde der Kodierbereich der Cyanophycin-Synthetase aus Thermosynechococcus elongatus BP-1 entweder mit dem konstitutiven CaMV 35S Promotor oder mit dem knollenspezifischen B33 Promotor jeweils mit und ohne Targetingsequenz für den Import in Plastiden fusioniert. Die gewebe- und organellenspezifische Bildung von Cyanophycin wurde mit Hilfe von molekularbiologischen Analysen, sowohl in Nicotiana tabacum als auch in Solanum tuberosum nachgewiesen. Die höchste Polymerakkumulation bis zu 7,5% des Trockengewichtes konnte bei der knollenspezifischen plastidären Expression detektiert werden. Stresssymptome wie reduziertes Wachstum, Panaschierung der Blätter oder auch kleine deformierte Knollen, die bei cytoplasmatischer Expression von Cyanophycin in Kartoffel wie teils auch in Tabak auftraten , konnten in Tabak durch die Verlagerung der Synthese in Plastiden aufgehoben werden.

In order to produce the polymer cyanophycin in plants, the coding region of the cyanophycin synthetase isolated from Thermosynechococcus elongatus BP-1 was fused either to the constitutive CaMV35S promoter or to the tuber-specific B33 promoter, each gene with or without a plastid targeting sequence. Molecular analysis of the gene expression in Nicotiana tabacum and Solanum tuberosum showed that tissue-specific and organelle specific formation of cyanophycin is possible. The highest polymer accumulation up to 7.5% of dry weight was detected using tuber specific plastidic expression of the cyanophycin synthetase in potato. Cytoplasmatic cyanophycin production in plants was accompanied with several stress symptoms like reduced growth, variegated leaves and also small deformed tubers. These symptoms were completely eliminated in tobacco and reduced in potato by the relocation of the cyanophycin synthesis into plastids.