Shanghai-BioX #

Starch shaper: Biosynthesis of high-purity amylopectin for high-performance bioplastics #

In order to obtain high-purity amylopectin, the starch synthesis pathway in the plant sweet potato (Ipomoea batatas) was modified using CRISPR/Cas9 system. Firstly, sgRNA oligos targeting the IbGBSSI gene was designed and annealed, and was inserted into the plasmid psgR-Cas9-At to construct the backbone vector, which was combined with the binary vector pCAMBIA1301s to obtain the expression vector. This knockout construct was transformed later into embryogenic calli of sweet potato and then IbGBSSI-deficient mutants were received after further culturing and screening. After detections of the storage root starch of the mutants, it showed that the total starch content in the storage roots of the mutants was hardly changed, but the proportion of amylose was significantly reduced to between 0.5% and 0.8% while it was 23.33% of the wild-type. It indicated that high-purity amylopectin can be produced by these engineered sweet potato lines and used for performance starch-based biodegradable plastic production.

高純度のアミロペクチンを得るために、CRISPR/Cas9システムを用いてサツマイモ(学名：Ipomoea batatas)のデンプン合成経路を改変しました。まず、IbGBSSI遺伝子を標的とするsgRNAオリゴヌクレオチドを設計し、アニールし、これをプラスミドpsgR-Cas9-Atに挿入してバックボーンベクターを構築しました。このベクターは、二元性ベクターのpCAMBIA1301sと組み合わされ、エクスプレッションベクターを得ました。このノックアウト構築物は、その後サツマイモの胚形成性カルスに変換され、さらなる培養とスクリーニングの後、IbGBSSI欠損ミュータントが得られました。これらのミュータントの貯蔵根のでんぷんを検出したところ、貯蔵根の全でんぷん含量はほとんど変わらないが、アミロースの比率は0.5％から0.8％に大幅に減少し、ワイルドタイプでは23.33％であったことが示されました。これは、これらの遺伝子改変されたサツマイモ系統によって高純度のアミロペクチンを生産し、性能の高いデンプンベースの生分解性プラスチックの生産に使用できることを示しています。

reference:

• iGEM Shanghai-BioX Team Information
• iGEM Shanghai-BioX Wiki