Forbedring af næringsværdien af kassava Kirsten Jørgensen, Susanne Jensen, Evy Olsen, Charlotte Sørensen, Rubini Kannangara and Birger Lindberg Møller.

Kassava er den tredie vigtigste afgrøde i troperne Højt udbytte Let at dyrke fra stængelstykker Skal ikke købe frø Tørkeresistent Kan gro på næringsfatteige jorde Kræver ikke gødning Kan dog øge udbyttet Knoldene kan holdes i jorden op til 3 år

Øget fokus på dyrkning af kassava Stivelsesproduktion Bio-energi http://www.fao.org/NEWS/FACTFILE/FF0001-e.htm

Kassava Allopolyploid Forædling langsommelig Lavt protein indhold To vildtypers genomer er ”smeltet” sammen Nogle af disse gener er efterfølgende tabt Forædling langsommelig Blomstrer ikke altid hvert år Sætter få frø Lavt protein indhold Knoldene rådner et par dage efter de er høstet Indeholder cyanogene glucosider Er nødt til at blive behandlet inden de spises Protein og vitaminer mistes gennem processen

Vitaminer i kassava knolde sammenlignet med andre fødevarer   Vitamin A Vitamin B Vitamin C I.U./100 g mg/100 g Cassava knolde (skrællet) 10 20 Gaplek Kartofler 40 30-80 13- 15 Poleret ris 100-150 FAO – Cassava processing

Protein indhold i kassava knolde sammenlignet med lignende fødevarer Bradbury and Holloway, 1994  Næringsindholdet af kassava bør øges

KASSAVA Blad Stængel Rod knold Rig på protein, vitamin A&C Bruges I nogle områder Foder Stængel Nyt plante materiale Rod knold Stivelsesrig Lavt protein/vitamin/mineraler indhold Fødevare og foder Alle dele indeholder cyanogene glucosider

Cyanogene glucosider Gammel forsvarsstof Primært som et phyto-anticipin Har en rolle i primær metabolisme Nitrogen lager Afledt fra amino syrer: valine, isoleucine, leucine, tyrosin, phenylalanin Fundet i mere end 2000 plante arter, f.eks.: Kassava, mandler, eucalyptus, byg, hvede, ris, sorghum, kirsebær and æble.

Cyanogene glucosider som et forsvarsstof Plante celle Vacuole Linamarin/Lotaustralin (Cyanogene glucosider) Cyanide (giftig gas) Linamarase (b-glucosidase) Hydroxynitrile lyase Apoplast,Laticifers Glucose Cyanohydrin pH>5, T>35°C Ketone

Forædling af kassava Traditionel forædling Tager lang tid – uregelmæssig blomstring og kun få frø kompleks genetik Eks. Vitamin A, Høst udbytte Molekylær forædling Kan overføre enkelt-egenskaber Eks. Virus resistens, Forhindre bladfald

Molekylær forædling – vores projekter Fjerne de cyanogene glucosider Nedregulering af cyanogene glucosider ved RNAi teknologi Næringsindhold Øge protein indhold i knoldene Bruger patatin fra kartoffel Arbejder på at identificere en egnet kandidat fra vilde kassavalinier Bruger stammateriale med øget karotenoid indhold/vitamin A til transformation af ovenstående egenskaber

BIOSYNTHESIS Bioynthesis af cyanogene glucosider - linamarin and lotaustralin respektiv fra valine and isoleucine Hele syntesevejen sker i et metabolon bestående af to P450 enzyme og det sidste trin aktiveres af en glycosyl transferase

1.Generation RNAi construkt Nedregulering af indholdet af cyanogene glacosider ved hjælp af RNAinterference CYP79D1 CYP79D2 1.Generation RNAi construkt RNA interference teknologi nedregulerer ekspression af CYP79D1 and CYP79D2. 300 bp fra den distale og proximale ende af EXON2,respektivt, bruges I antisense og sense retning. Intron isoleret fra CYP79D1. 35S D2 D1 intron D1 D1 D2 exon1 exon2 intron Generel CYP79 struktur Putative CYP71E ortholog Putative UGT85B ortholog acetone cyanohydrin 2-hydroxy-2-methylbutyronitrile

Kassava Transformation Transformationsstart Induktion af skud selektion, 2 uger 3 uger Skud 4 uger 1 week

Promotoren effektivitet i knolden E35S meget variable Regulering Linamarin indhold af drivhus dyrkede transgene Mcol22 i % af linamarin indholdet i tilsvarende vildtype planter. 4 17 38 6 25 34 23 26 1 37 3 5 16 13 14 29 8 31 22 33 10 24 32 27 9 18 21 30 39 11 2 20 12 40 19 36 28 35 7 Plant number 4 17 38 6 25 34 23 26 1 37 3 5 16 13 14 29 8 31 22 33 10 24 32 27 9 18 21 30 39 11 2 20 12 40 19 36 28 35 7 Knold Blad Forskel skyldes? Transport Promotoren effektivitet i knolden E35S meget variable Regulering

Acyanogene kassavas udseende – kun i in vitro planter kan de ”genkendes” T54 CEO nr. 11 4% T58 3 MD CEO nr. 7A 21% T54 CEO nr. 11 Gus neg T58 3 MD CEOnr. 7A 4% 21%

Normal udseende i drivhuset De acyanogene kassavas udseende er som vildtypernes når de dyrkes i drivhuset Både når de dyrkes i sand og jord uden tilførsel af næringsstoffer Udfra ca 300 transgene linier er der 3-4 linier der kan bruges videre Linier klar i drivhuset til forsøg ved IITA, Nigria

Hvad er vores videre planer Acyanogene kassavalinier klar til markforsøg Skal til at ansøge om at udsætte de transgene linier i Nigeria, IITA Fortsætte arbejdet med afrikanske elite linier Linier med højt indhold af karotenoider Fjerne de cyanogene glucosider Øge protein indholdet i knolde

Det Biovidenskabelige fakultet Institut for Plantebiologi og bioteknologi Birger Lindberg Møller Susanne Jensen Evy Olsen Charlotte Sørensen Søren Bak Steen Malmmose Carl Erik Olesen CIAT Martin Fregene IITA Alfred Dixon Ivan Ingelbrecht DSMZ Stephan Winther Støttet af Danida, Forskningsrådet for teknik og produktion og IITA