Unique aspects of the grass cell wall

Vogel, John P.

doi:10.1016/j.pbi.2008.03.002

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“…Although fucogalactoxyloglucan may constitute up to 20% to 25% of the primary cell wall dry weight in dicots (Vogel, 2008), the polysaccharide is, remarkably, dispensable: Arabidopsis plants that completely lack xyloglucan, due to the disruption of two essential xylosyltransferases, have an essentially normal growth habit (Cavalier et al, 2008). This suggests a significant ability to compensate for even drastic effects on xyloglucan composition and quantity.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…In contrast, the commelinoid monocots, grasses in particular, contain comparatively low levels of XG (1%-5% in the primary wall), which is substituted by glucuronoarabinoxylans and mixed linkage glucans (Carpita and Gibeaut, 1993;Carpita and McCann, 2000;Vogel, 2008;Hsieh and Harris, 2009). The broad distribution of XGs in the plant kingdom (Carpita and McCann, 2000) has spurred a large body of research on the taxonomy of XG fine structures (Hoffman et al, 2005;Hsieh and Harris, 2009) and the nature of the cellulose-XG interaction (Zhou et al, 2007;Zhang et al, 2011, and refs.…”

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confidence: 99%

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Group III-AXTHGenes of Arabidopsis Encode Predominant Xyloglucan Endohydrolases That Are Dispensable for Normal Growth

et al. 2012

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The molecular basis of primary wall extension endures as one of the central enigmas in plant cell morphogenesis. Classical cell wall models suggest that xyloglucan endo-transglycosylase activity is the primary catalyst (together with expansins) of controlled cell wall loosening through the transient cleavage and religation of xyloglucan-cellulose cross links. The genome of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) contains 33 phylogenetically diverse XYLOGLUCAN ENDO-TRANSGLYCOSYLASE/ HYDROLASE (XTH) gene products, two of which were predicted to be predominant xyloglucan endohydrolases due to clustering into group III-A. Enzyme kinetic analysis of recombinant AtXTH31 confirmed this prediction and indicated that this enzyme had similar catalytic properties to the nasturtium (Tropaeolum majus) xyloglucanase1 responsible for storage xyloglucan hydrolysis during germination. Global analysis of Genevestigator data indicated that AtXTH31 and the paralogous AtXTH32 were abundantly expressed in expanding tissues. Microscopy analysis, utilizing the resorufin b-glycoside of the xyloglucan oligosaccharide XXXG as an in situ probe, indicated significant xyloglucan endohydrolase activity in specific regions of both roots and hypocotyls, in good correlation with transcriptomic data. Moreover, this hydrolytic activity was essentially completely eliminated in AtXTH31/AtXTH32 double knockout lines. However, single and double knockout lines, as well as individual overexpressing lines, of AtXTH31 and AtXTH32 did not demonstrate significant growth or developmental phenotypes. These results suggest that although xyloglucan polysaccharide hydrolysis occurs in parallel with primary wall expansion, morphological effects are subtle or may be compensated by other mechanisms. We hypothesize that there is likely to be an interplay between these xyloglucan endohydrolases and recently discovered apoplastic exo-glycosidases in the hydrolytic modification of matrix xyloglucans.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

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confidence: 99%

Group III-AXTHGenes of Arabidopsis Encode Predominant Xyloglucan Endohydrolases That Are Dispensable for Normal Growth

et al. 2012

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“…Primary cell walls of renewable energy crops (monocots, grasses, etc.) contain cellulose and hemicellulose similarly secondary cell walls contains higher amounts of cellulose, varied compositions of hemicellulose and substantial amounts of lignin (Vogel 2008; Rytioja et al 2014). Where as in dicots primary cell walls contain low xylan, high xyloglucan and mannan, secondary cell walls contain cellulose, hemicellulose and lignin, in dicot plant cell walls pectin is considerably higher (Vogel 2008; Rytioja et al 2014).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Comparative study of genome-wide plant biomass-degrading CAZymes in white rot, brown rot and soft rot fungi

2017

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We have conducted a genome-level comparative study of basidiomycetes wood-rotting fungi (white, brown and soft rot) to understand the total plant biomass (lignin, cellulose, hemicellulose and pectin) -degrading abilities. We have retrieved the genome-level annotations of well-known 14 white rot fungi, 15 brown rot fungi and 13 soft rot fungi. Based on the previous literature and the annotations obtained from CAZy (carbohydrate-active enzyme) database, we have separated the genome-wide CAZymes of the selected fungi into lignin-, cellulose-, hemicellulose- and pectin-degrading enzymes. Results obtained in our study reveal that white rot fungi, especially Pleurotus eryngii and Pleurotus ostreatus potentially possess high ligninolytic ability, and soft rot fungi, especially Botryosphaeria dothidea and Fusarium oxysporum sp., potentially possess high cellulolytic, hemicellulolytic and pectinolytic abilities. The total number of genes encoding for cytochrome P450 monooxygenases and metabolic processes were high in soft and white rot fungi. We have tentatively calculated the overall lignocellulolytic abilities among the selected wood-rotting fungi which suggests that white rot fungi possess higher lignin and soft rot fungi potentially possess higher cellulolytic, hemicellulolytic and pectinolytic abilities. This approach can be applied industrially to efficiently find lignocellulolytic and aromatic compound-degrading fungi based on their genomic abilities.

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“…Monocotiledôneas comelinídeas (incluindo Poaceae) possuem parede celular do tipo II, apresentando como principal hemicelulose o arabinoxilano e (1,3)→(1,4)→β-glucano (também conhecido como glucano de ligação mista ou β-glucano), com menores teores de pectinas e maiores quantidades de compostos fenólicos ( Fig. 2) (Ridley et al, 2001;Fry, 2004;Carpita & McCann, 2008;Pauly & Keegstra, 2008;Vogel, 2008).…”

Section: Parede Celularunclassified

“…Além disso, os açúcares presentes na parede celular de gramíneas podem ser utilizados na produção de bioetanol de segunda geração (Vogel, 2008;Cesarino et al, 2016).…”

Section: Gramíneasunclassified

Cultura de células em suspensão como ferramenta para estudos em parede celular secundária em gramíneas C4

Simões¹

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Agradeço a Deus em primeiro lugar, pelas minhas conquistas, me fortalecendo nas adversidades e dificuldades, e renovando minhas forças a cada dia.Aos meus pais Márcia e José Helio, responsáveis pela formação do meu caráter e projeções profissionais, e por todo sacrifício que fizeram em prol dos meus estudos.Ao meu esposo Felipe M. Araújo, por estar sempre ao meu lado, me incentivando a crescer, principalmente me motivando nos momentos difíceis e por ser meu porto seguro. Por acreditar que eu era capaz e por se alegrar a cada nova conquista, a cada experimento. Por se preocupar com o andamento do meu trabalho, ainda que muitas vezes não entendesse os processos por trás dos experimentos montados, sempre se prontificando a me ajudar e acreditando que uma hora os resultados sairiam.Ao meu Orientador, Profº Dr. Igor Cesarino, pela orientação, pelas oportunidades concedidas, por todo o conhecimento e principalmente pela confiança depositada na realização do meu trabalho. Agradeço grandemente esse tempo de aprendizado que passei ao seu lado, por tudo que aprendi contigo, pela paciência, dedicação, carinho e em especial pelos trabalhos de chinesa grávida. Tenho grande admiração pelo profissional que você é.Aos amigos que conquistei, aos momentos de descontração e risada que tornaram essa caminhada muito mais leve e divertida. Em especial aos meus amigos, Giovanni Victório Cerruti, Bruno Viana Navarro, Amanda Macedo e Leandro Oliveira, os quais espero levar para o resto da vida.Ao grupo de pesquisa Lignin Lab, coordenado pelo meu orientador Profª Dr Igor Cesarino e composto pelos colegas de pesquisa Raphael Svartman, Gabriel Garon Carvalho. Em especial ao Pos Doc Sávio Siqueira Ferreira, pela dedicação, paciência e carinho com o qual me auxiliou e ajudou durante a realização do meu trabalho.A Profª Drª Eny Iochevet Segal Floh, responsável pelo laboratório de BioCel -USP, pelo acolhimento e carinho com o grupo de pesquisa o qual me encontro, pela concessão do espaço e equipamentos cedidos para a realização e execução do presente trabalho.A FAPESP, pela concessão da bolsa de mestrado (processo 2015/18361-5) e pelo fomento do projeto JP (processo 2015/02527-1) do Profº Dr Igor Cesarino, no qual meu projeto de mestrado está inserido. RESUMOAs características físico-químicas da parede celular constituem um grande gargalo na obtenção dos açúcares fermentáveis a partir dos polissacarídeos de parede celular presentes na biomassa, fato conhecido como recalcitrância da biomassa vegetal. A utilização da biomassa na produção de biocombustíveis requer um melhor entendimento sobre os mecanismos que permeiam os processos de deposição de parede celular e metabolismo de lignina. Nesse contexto, a maior parte do conhecimento foi gerado em espécies eudicotiledôneas, havendo uma significativa lacuna para gramíneas, apesar do seu grande potencial para acúmulo de biomassa.Portanto, há uma necessidade de se estabelecer ferramentas-modelos que permitam elucidar características exclusivas da parede celular secundária de gramíneas C4, cujo c...

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Unique aspects of the grass cell wall

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Cultura de células em suspensão como ferramenta para estudos em parede celular secundária em gramíneas C4

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