Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах
У статті розглянуто основні напрямки досліджень, які стосуються біосинтезу фруктанів рослинами, що є природними продуцентами, а також трансгенними рослинами із вбудованими генами, які кодують синтез цих запасних полісахаридів. В статье рассмотрены основные направления исследований, которые касаются...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18972 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах / Н.А. Матвєєва // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 312-319. — Бібліогр.: 70 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859704856328011776 |
|---|---|
| author | Матвєєва, Н.А. |
| author_facet | Матвєєва, Н.А. |
| citation_txt | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах / Н.А. Матвєєва // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 312-319. — Бібліогр.: 70 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів |
| description | У статті розглянуто основні напрямки досліджень, які стосуються біосинтезу фруктанів рослинами, що є природними продуцентами, а також трансгенними рослинами із вбудованими генами, які кодують синтез цих запасних полісахаридів.
В статье рассмотрены основные направления исследований, которые касаются биосинтеза фруктанов растениями, которые являються природними продуцентами, а также трансгенными растениями с генами, кодирующими синтез этих запасных полисахаридов.
In this article the main research trends which concern fructans biosynthesis in vivo and in transgenic plants as well as the opportunities of their use in the food-processing industry and medicine were considered.
|
| first_indexed | 2025-12-01T01:59:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2312
© Í.à. ìàòâЄЄâà, 2010
óäê 577.13:581.1
ФРУКÒАНИ. Б²ÎÑИНÒЕÇ У ПРИРÎД²
ÒА В ÒРАНÑГЕННИХ РÎÑЛИНАХ
Í.à. ìàòâЄЄâà
Інститут кл³тинної б³олог³ї та генетичної ³нженер³ї ÍàÍ óкраїни
óкраїна, 03680, êиїв-143, вул. Заболотного, 148
e-mail: joyna56@gmail.com
Ó статті розглянуто основні напрямки досліджень, які стосуються біосинтезу фруктанів
рослинами, що є природними продуцентами, а також трансгенними рослинами із вбу-
дованими генами, які кодують синтез цих запасних полісахаридів.
Ключові слова: фруктани, інулін, пребіотик, фруктозилтрансфераза, трансгенні
рослини.
Вñòуп. Фруктани – пол³сахариди, ìолекула яких побудована ³з залишк³в
D-фруктози. ö³ запасн³ сполуки синтезуються численниìи рослинаìи, зе-
лениìи водоростяìи, бактер³яìи. Фруктани розр³зняються за ìолекулярною
будовою в³дпов³дно до ступеня пол³ìеризац³ї, розгалуженост³ та типу зв’язк³в
ì³ж залишкаìи фруктози ³ д³ляться на три основн³ типи: сполуки типу ³нул³ну,
типу левану та розгалужен³ сполуки, основою яких є в³дпов³дно трисахариди
³зокестоза, 6-кестоза та неокестоза (рисунок). ó фруктан³в типу ³нул³ну залиш-
ки фруктози з’єднуються β-(2-1) зв’язкаìи [1], а у леван³в – β-(2-6) зв’язкаìи
[2]. ó розгалужених фруктан³в є обидва типи зв’язк³в [3].
Інул³н (в³д лат. inula — оìан), (ñ6Í10î5)n — високоìолекулярний фруктан,
що є пол³ìероì D-фруктози, ìолекули якої з’єднан³ ì³ж собою 1,2-глюкозид-
ниìи зв’язкаìи та ìають терì³нальну ìолекулу глюкози [4]. Інул³н солодкий на
сìак, добре розчиняється в гаряч³й вод³.
Як правило, фруктани типу ³нул³ну зустр³чаються у рослин класу дводольних
(наприклад, Cichorium intybus, Inula helenium, Taraxacum officinalis, Helian-
thus tuberosus) та у деяких однодольних, а у б³льшост³ холодост³йких трав син-
тезуються фруктани вс³х трьох тип³в, хоча вì³ст та структура цих сполук суттєво
р³зняться [5–8]. â основноìу ³нул³н отриìують з цикор³ю [9], який культивують
в Бельг³ї та ãолланд³ї. Íа св³товоìу ринку проìисловиìи виробникаìи є бель-
г³йськ³ каìпан³ї Beneo-Orafti та Cosucra ³ голандська каìпан³я Sensus. îстан-
н³ì часоì зростає виробництво ³нул³ну, особливо з топ³наìбуру, в êитаї (каìпа-
н³ї Shandong Baolingbao Biotechnology Co. Ltd., Guangzhou Zeyu Biotech-
nology Co. Ltd, Shanghai Winway Biotech Co. Ltd [10, 11].
Б³оñèíòåз ôðукòàí³в. ñинтез фрукт³в – це ферìентативний процес, який
зд³йснюють сахарозо:сахарозо-1-фруктозил транс фераза (1-SST), фруктан:
фруктан-1-фруктозилтрансфераза (1-FFT), сахарозо:фруктан-6-фрукто зил-
транс фераза (6-SFT), фруктан:фруктан-6G-фруктозил трансфераза (6G-FFT).
Íаприклад, у Helianthus tuberosus L. ферìент 1-SST катал³зує реакц³ю синтезу
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 313
Фðукòàíè. Б³оñèíòез у пðèðод³ òà в òðàíñãеííèх ðоñëèíàх
трисахарид³в. öей ферìент є активниì
при концентрац³ї сахарози 6–15%. Інший
ферìент, 1-FFT, катал³зує транспортуван-
ня залишку фруктози та утворення ланцю-
га [12], причоìу ступ³нь пол³ìеризац³ї (ñП)
ìоже бути р³зниì: 2–10 (фруктоол³госаха-
риди, Фîñ) та 10–200 залишк³в фруктози
залежно в³д виду рослин [13–14]. ñинтез
фруктан³в з β-(2–6) зв’язкаìи (наприклад
у Hordeum vulgare L.) катал³зується фер-
ìентоì 6-SFT [15–170]. 6-SFT ìоже син-
тезувати сполуки, що в³др³зняються за бу-
довою залежно в³д акцептора, який вико-
ристовується (сахароза, 6-кестоза,
1-кес тоза).
Фруктани є природниìи ìетабол³таìи
бактер³й, гриб³в, рослин. òак, їх знайдено у
грибах Aspergillus, Aureobasidium, Peni-
cillium, Fusarium, Pestalotiopsis, Myro-
thecium, Trichoderma, Phytophthora sp.
Íайчаст³ше це сполуки з ìалиì ступенеì
пол³ìеризац³ї – Фîñ. ñполуки типу левану
синтезуються у велик³й к³лькост³ вид³в
бактер³й (граì-позитивних та граì-нега-
тивних). Інул³новий тип фруктан³в знайде-
но в обìежен³й к³лькост³ вид³в бактер³й, на-
приклад у Streptococcus mutans, Lacto-
bacillus reuteri ³ Leuconostoc citreum [18,
19]. Бактер³альн³ фруктани типу левану та
³нул³ну довголанцюгов³ та ìають ñП до 106.
Іn vivo б³осинтез фруктан³в в³дбуваєть-
ся у вакуолях кл³тин [20–22]. ðослини кла-
су дводольних родини Asteraceae Cichori-
um intybus, Helianthus tuberosus синтезу-
ють фруктани з β-(2–1) зв’язкаìи типу
³нул³ну з р³зною к³льк³стю фруктозних за-
лишк³в (в основноìу 10–60). ó рослини
Cynara scolymus ìолекула значно довша –
до 200 залишк³в фруктози [23]. Фруктани
рослин класу однодольних в³др³зняються
за ìолекулярною будовою. Íаприклад, у
рослин родини Poaceae синтезується л³-
н³йний леван [24], в той час як у Triticum
aestivum та Hordeum vulgar знайдено роз-
галужен³ ìолекули фруктан³в з β-(2-6) та
β-(2-1) зв’язкаìи [25]. ðослини Allium
Рèñуíок. Будова ìолекул трисахарид³в ³зокестози (а), 6-кестози (б) та неокестози (в)
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2314
Н.А. Мàòвєєвà
cepa та Asparagus officinalis синтезують
нео³нул³н [26]. ó рослин роду Agave синте-
зуються фруктоол³госахариди, ³нул³н, нео-
³нул³н, розгалужен³ фруктани [27].
îск³льки фруктани є запасниìи речови-
наìи, їхн³й внутр³шньокл³тинний г³дрол³з
стиìулюється природниìи фактораìи, а та-
кож залежить в³д ф³з³олог³чного стану рослин
(цв³т³ння, проростання тощо) [28, 29].
Б³оëоã³чíà ðоëü ôðукòàí³в. Фруктани є
запасниì пол³сахаридоì у рослинних та
бактер³альних кл³тинах. ðазоì з тиì, вони
в³д³грають роль осìорегулятор³в та анти-
фриз³в. Завдяки наявност³ ìехан³зì³в синте-
зу, зì³наì ступеня пол³ìеризац³ї та г³дрол³зу
фруктани беруть участь у пристосуванн³
(ст³йкост³) рослин до стресових фактор³в,
зокреìа низьких теìператур, нестач³ вологи
[30, 31]. Íаприклад, досл³джували вплив
низьких теìператур та дефол³ац³ї на синтез
фруктан³в у рослинах Vernonia herbacea.
âì³ст фруктан³в був ìайже вдв³ч³ вищиì у
рослинах, що культивувалися за низьких
теìператур [30]. óчасть фруктан³в у холо-
дост³йкост³ рослин п³дтверджено, зокреìа,
при вивченн³ ст³йкост³ трансгенних рослин,
здатних синтезувати фруктани, до аб³отич-
них стрес³в [32].
êонцентрац³я ³нул³ну в рослинах ва-
р³ює. òак, у р³зних сорт³в Allium cepa к³ль-
к³сть ³нул³ну становить 0,8–31, Helianthus
tuberosum – 16–20, Asparagus officinalis –
1,4–3, Cynara scolymus – 2,8–6,8, Triti-
cum sp. – 0,2–4, Hordeum vulgare – 0,1–1,
Taraxacum officinale – 8–15, Cichorium in-
tybus – 35–47 г на 100 г ваги [33].
âì³ст фруктан³в та ступ³нь пол³ìериза-
ц³ї залежать в³д наявност³ азоту, уìов ви-
рощування ³ збер³гання [34, 35]. Показано,
що при вирощуванн³ цикор³ю у польових
уìовах концентрац³я ³нул³ну та в³дсоток
ìолекул з б³льшою довжиною ланцюга
зб³льшувалися до настання заìорозк³в.
ó той же час, через 45 д³б п³сля зниження
теìператури в³дсоток довголанцюгового
³нул³ну зìеншувався з 23 до 13% [36].
ó досл³дженн³ [37] вì³ст фруктану був
вищиì при тривалоìу вирощуванн³ рослин
в уìовах деф³циту вологи. ó той же час, по-
казано в³дсутн³сть залежност³ довжини ìо-
лекули фруктану в³д водного режиìу.
ñинтез фруктан³в в³дбувається також
при культивуванн³ рослин в уìовах in vitro.
òак, концентрац³я ³нул³ну в коренях цико-
р³ю в культур³ in vitro була вищою, н³ж вì³ст
³нул³ну в коренях рослин, що вирощували-
ся in vivo [38].
Íаìи досл³джено вплив складу живиль-
ного середовища на вì³ст ³нул³ну у коренях
та листках рослин цикор³ю Cichorium inty-
bus var foliosum. Показано, що синтез ³ну-
л³ну при рост³ рослин в стерильних уìовах
залежить в³д концентрац³ї у середовищ³
ìакроелеìент³в та наявност³ регулятор³в
росту. При зìеншенн³ вдв³ч³ концентрац³ї
ìакроелеìент³в вì³ст ³нул³ну у листках
40-денних рослин зìеншувався у 1,7 раза.
ó той же час, зìеншення вì³сту ìакроеле-
ìент³в призводило до п³двищення концен-
трац³ї ³нул³ну у коренях. äодавання до
живильного середовища ³ндол³лìасляної
кислоти практично не впливало на концен-
трац³ю ³нул³ну в листках та значно її п³дви-
щувало (у 3–4 рази) у коренях.
Вèкоðèñòàííя ôðукòàí³в. õ³ì³чн³, б³о-
х³ì³чн³ властивост³ фруктан³в в³дкривають
численн³ напряìки для використання цих
сполук. Фруктани знаходять застосування
у харчов³й проìисловост³ та у ìедицин³,
але фактично т³льки ³нул³н виробляється у
великих об’єìах. Інул³н є технолог³чниì ³н-
грид³єнтоì у виробництв³ ìорозива, ìо-
лочних продукт³в, кондитерських вироб³в.
Інул³н ìає низьку калор³йн³сть (1,5 ккал/г)
та використовується у виробництв³ спец³-
альних продукт³в харчування.
Фруктани використовують як д³єтичну
добавку при порушеннях вуглеводного
обì³ну, а також як л³кувальний зас³б при
дисбактер³озах, д³абет³, серцево-судин-
них за хворюваннях [39]. Інул³н є повноц³н-
ниì заì³нникоì глюкози, позитивно впли-
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 315
Фðукòàíè. Б³оñèíòез у пðèðод³ òà в òðàíñãеííèх ðоñëèíàх
ваючи на обì³н речовин. â³н ìає г³погл³-
кеì³зуючий ефект, знижуючи р³вень цукру,
суттєво знижує вì³ст холестерину та триг-
л³церид³в у кров³ хворих на д³абет [40].
îск³льки фруктани не перетравлюють-
ся у шлунку, їх називають харчовиìи во-
локнаìи. Інул³н є сорбентоì, що сприяє
виведенню токсичних речовин з³ шлунко-
во-кишкового тракту [41]. ó ìедичн³й
практиц³ препарати ³нул³ну використову-
ють також як преб³отик, оск³льки ³нул³н
сприяє росту корисної ì³крофлори кишеч-
нику – лакто- та б³ф³добактер³й [42, 43].
òакиì позитивниì ефектоì особливо
в³др³зняються коротколанцюгов³ фруктани
[44, 45]. âстановлено, що фруктани ìо-
жуть застосовуватися як допоì³жний зас³б
при л³куванн³ деяких форì онколог³чних
захворювань [46–48]. Застосування ³нул³-
ну сприяє норìал³зац³ї обì³ну кальц³ю та
ìагн³ю [49], а також л³п³д³в [50–53]. Завдя-
ки останн³й властивост³ ³нул³н використо-
вують як д³єтичну харчову добавку у рац³он³
хворих з³ зб³льшеною вагою.
Òðàíñãåíí³ ðоñëèíè, що ñèíòåзуюòü
ôðукòàíè. äосл³дження синтезу фрукта-
н³в на ìолекулярноìу р³вн³ становлять як
теоретичний, так ³ практичний ³нтерес [54].
âивчено пол³ìорф³зì 6-SFT ген³в у 21 виду
рослин [55]. Показано, що експрес³я ген³в
6-SFT та 1-SST залежить в³д сахарози [56,
57]. êлонування ген³в, що кодують фрукто-
зилтрансферази та екзог³дролази, дає
ìожлив³сть не т³льки вивчати ìехан³зìи
б³осинтезу фруктан³в, але ³ ìетодаìи гене-
тичної ³нженер³ї створювати ìодиф³кован³
рослини, що продукують ц³ сполуки.
Шляхоì генетичної трансфорìац³ї
ìожна ц³леспряìовано зì³нити ìета-
бол³зì тих рослин, якиì не властивий син-
тез фруктан³в, та створити рослини – про-
дуценти цих сполук. òак³ експериìенти
базуються на попередньоìу вивченн³ ìо-
лекулярних основ б³осинтезу фруктан³в та
клонуванн³ ген³в, як³ в³дпов³дають за син-
тез. îтриìання ìодиф³кованих рослин,
що синтезують фруктан, дає ìожлив³сть не
т³льки розширити перел³к вид³в рослин –
б³осинтетик³в фруктан³в, але й п³дтвердити
ран³ше висловлен³ припущення щодо рол³
та б³олог³чних функц³й фруктан³в у росли-
нах. òак, встановлено, що трансгенн³ фрук-
тансинтезуюч³ рослини тютюну набули
ст³йкост³ до посухи [32], а трансфорìован³
рослини райграсу стали б³льш ст³йкиìи до
заìерзання, н³ж вих³дн³ [58].
ìодиф³кован³ рослини, що синтезують
фруктани, отриìують шляхоì вбудовуван-
ня бактер³альних або рослинних ген³в, що
кодують б³осинтез цих сполук. При ство-
ренн³ конструкц³ї для трансфорìац³ї вико-
ристовують конституц³йн³ або органоспе-
циф³чн³ проìотори. ì³сцеì локал³зац³ї
ц³львого продукту ìожуть бути вакуол³,
апопласт, пластиди. òак, за використання
бактер³альних ген³в (з Bacillus subtilis,
Bacillus amyloliquefaciens, Erwinia
amylovora) створено трансгенн³ рослини
тютюну [59], картопл³ [60, 61], кукурудзи
[62], цукрового буряка [63]. âì³ст ³нул³ну в
цих рослинах коливався у досить широких
ìежах та становив в³д 1 ìг/г у буряка до
160 ìг/г в рослинах картопл³ [64]. З вико-
ристанняì ген³в 1-SST, 1-FFT рослинного
походження створено трансфорìован³ ро-
с лини тютюну [65], картопл³ [23, 66], цико-
р³ю [67], петун³ї [68], цукрового буряку
[69]. îтже, шляхоì введення в рослинний
геноì ген³в, що в³дпов³дають за синтез
фруктан³в, ìожна отриìати рослини з по-
л³пшениìи властивостяìи (ст³йк³ до аб³о-
тичних стресових чинник³в), як³ також є но-
виì продуцентоì коìерц³йного продукту.
îсобливост³ ìетабол³зìу фруктан³в ви-
вчали ще у 70–90 рр. ìинулого стол³ття.
ðазоì ³з тиì, цей напряìок досл³джень ³
дос³ є актуальниì, зважаючи, зокреìа, на
роль фруктан³в у реакц³ях пристосування
рослин до чинник³в навколишнього серед-
овища. Фруктани використовують у про-
ìисловост³ як сировину для отриìання
фруктози та пол³ìерних ìатер³ал³в, що
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2316
Н.А. Мàòвєєвà
п³ддаються б³одеструкц³ї. ö³ сполуки зна-
ходять застосування у харчов³й та ìедич-
н³й проìисловост³. îстанн³ì часоì увага
досл³дник³в спряìована на вивчення л³кар-
ських властивостей цих сполук, адже л³-
карськ³ засоби та б³олог³чно активн³ добав-
ки на основ³ фруктан³в (³нул³ну) є коìерц³й-
ниìи продуктаìи. êр³ì того, виходячи з³
св³тової тенденц³ї до здорового харчуван-
ня, використання фруктан³в у д³єтичних
продуктах є актуальниì для людей з³ зб³ль-
шеною ìасою т³ла. Íовий поштовх досл³-
дження фруктан³в отриìали п³сля розро-
блення та впровадження ìетод³в створен-
ня трансгенних рослин. Íа основ³ вивчення
ìехан³зì³в регуляц³ї б³осинтезу фруктан³в
³з використанняì ìетод³в генетичної ³нже-
нер³ї створюються рослини, що продуку-
ють фруктан та є ст³йкиìи до аб³отичних
стресових фактор³в. ñв³товий ринок фрук-
тану дос³ ненасичений та ìоже бути попо-
внений завдяки впровадженню нов³тн³х
б³о технолог³й.
Пåðåë³к ë³òåðàòуðè
1. Pontis H.G., del Campillo E. Fructans / Biochem-
istry of storage carbohydrates in green plants
(Ed. Dey P.M., Dixon R.A.). – New York: Academic
Press, 1985. – ð. 205–227.
2. Suzuki M., Pollock C.J. Extraction and charac-
terization of the enzymes of fructan biosynthe-
sis in timothy (Phleum pratense) // Can. J. Bot. –
1986. – Vol. 64, № 9. – ð. 1884–1886.
3. Carpita N.C., Kanabus J., Housley T.L. Link-
age structure of fructans and fructan oligomers
from Triticum aestivum and Festuca arundina-
cea leaves // J. Plant Physiol. – 1989. – Vol. 134,
№ 2. – ð. 162–168.
4. Van den Ende, Michiels W., A., De Roover J., Van
Laere A. Fructan biosynthetic and breakdown en-
zymes in dicots evolved from different invertases.
Expression of functional genes throughout chico-
ry development. // Sci. World J. – 2002. – Vol. 11,
№ 2. – ð. 1273–1287.
5. Pollock C.J., Cairns, A.J. Fructan metabolism in
grasses and cereals // Annu. Rev. Plant Physiol.
Plant Mol. Biol. – 1991. – Vol. 42, № 1. – ð. 77–101.
6. Chatterton N.J., Harrison P.A., Bennett J.H., Asay
K.H. Carbohydrate partitioning in 185 accessions
of Gramineae grown under warm and cool tem-
peratures // J. Plant Physiol. 1989. – Vol. 134,
№1. – ð. 169–179.
7. Chatterton N.J., Harrison P.A., Thornley W.R.,
Draper E.A. Oligosaccharides in foliage of Agro-
pyron, Bromus, Dactylis, Festuca, Lolium and
Phleum // New Phytol. – 1990. – Vol. 114, № 2. –
ð. 167–171.
8. Chatterton N.J., Harrison P.A., Thornley W.R.,
Bennett J.H. Structure of fructan oligomers in
cheatgrass (Bromus tectorum L.) // New Phytol. –
1993. – Vol. 124, №1. – ð. 389–396.
9. Baert J.R.A., Van Bockstaele E.J. Cultivation and
breeding of root chicory for inulin production //
Industrial Crops and Products. – 1992. – Vol. 1,
№ 2–4. – P. 229–234.
10. http://www.made-in-china.com/showroom/
baolingbaolinda#page4
11. http://www.tradevv.com/vc-inulin/
12. Edelman J., Jefford T.G. The mechanism of fruc-
tosan metabolism in higher plants as exemplified
in Helianthus tuberosus // New Phytol. – 1968. –
Vol. 67. – ð. 517–531.
13. Van den Ende W., Clerens S., Vergauwen R. et
al. Cloning and functional analysis of a high DP
fructan:fructan 1-fructosyl transferase from Echi-
nops ritro (Asteraceae): comparison of the na-
tive and recombinant enzymes // J. Exp. Bot. –
2006. – Vol. 57, № 4. – ð. 775–789.
14. Van den Ende W., Van Laere A. De-novo synthesis
of fructans from sucrose in vitro by a combination
of two purified enzymes (sucrose:sucrose 1-fruc-
tosyltransferase and fructan:fructan 1-fructosyl-
transferase) from chicory roots (Cichorium intibus
L.) // Planta. – 1996. – Vol. 200, № 3. – ð. 335–342.
15. Sprenger N., Bortlik K., Brandt A. et al. Purifica-
tion, cloning, and functional expression of su-
crose: fructan 6-fructosyltransferase, a key en-
zyme of fructan synthesis in barley // Proc. Natl.
Acad. Sci. U.S.A. – 1995. – Vol. 92, № 35. –
ð. 11652–11656.
16. Simmen U., Obenland D., Boller T., Wiemken A.
Fructan synthesis in excised barley leaves; iden-
tification of two sucrose: sucrose fructosyltrans-
ferases induced by light and their separation from
constitutive invertases // Plant Physiol. – 1993. –
Vol. 101, № 2. – ð. 459–468.
17. Duchateau N., Bortlik K., Simmen U. et al.
Sucrose:fructan 6-fructosyltransferase, a key en-
zyme for diverting carbon from sucrose to fructan
in barley leaves // Plant Physiol. – 1995. – Vol. 107,
№ 4. – ð. 1249–1255.
18. Van Balken J.A.M., Van Dooren J.G.M., Van den
Tweel W.J.J. et al. Production of 1-kestose with in-
tact mycelium of Aspergillus phoenicis containing
sucrose-1-fructosyltransferase // Appl. Microbiol.
Biotechnol. – 1991. – Vol. 35, № 2. – ð. 216–221.
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 317
Фðукòàíè. Б³оñèíòез у пðèðод³ òà в òðàíñãеííèх ðоñëèíàх
19. Hang Y.D., Woodams E.E. Enzamytic conver-
sion of fructose to kestose by fungal extracellu-
lar fructosyltransferase // Biotech. Lett. – 1995. –
Vol. 17. – ð. 295-298.
20. Darwen C.E., John P. Localization of the enzymes
of fructan metabolism in vacuoles isolated by a
mechanical method from tubers of Jerusalem arti-
choke (Helianthus tuberosus L.) // Plant Physiol. –
1989. – Vol. 89, № 2. – ð. 658–663.
21. Keller F., Frehner M., Wiemken A. Sucrose syn-
thase, a cytosolic enzyme in protoplasts of jerusa-
lem artichoke tubers (Helianthus tuberosus L.). //
J. Plant Physiol. – 1988. – Vol. 88, № 2. – ð. 239–
241.
22. Bhatia I. S., Nandra K. S. Studies on fructosyl
transferase from Agave americana // Phytoche-
mistry. – 1979. – Vol.18, № 6. – P. 923–927.
23. Hellwege E.M., Czapla S., Jahnke A. et al. Trans-
genic potato (Solanum tuberosum) tubers syn-
thesize the full spectrum of inulin molecules na-
turally occurring in globe artichoke (Cynara scoly-
mus) roots // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2000. –
Vol. 97, № 15. – ð. 8699–8704.
24. Wei J.Z., Chatterton N.J., Harrison P.A. et al.
Characterization of fructan biosynthesis in big
bluegrass (Poa secunda) // J. Plant Physiol. –
2002. – Vol. 159, № 7. – ð. 705–715.
25. Bancal P., Carpita N.C., Gaudillère J.P. Differenc-
es in fructan accumulation in induced and field-
grown wheat plants: an elongation-trimming path-
way for their synthesis // New Phytol. – 1992. –
Vol. 120, № 3. – ð. 313–321.
26. Shiomi N. Properties of fructosyltransferases in-
volved in the synthesis of fructan in Liliaceous
plants // J. Plant Physiol. – 1989. – Vol. 134,
№ 1. – ð. 151–155.
27. Lopez M.G., Mancilla Margalli N.A., Mendoza
Dнaz G. Molecular structures of fructans from
Agave tequilana Weber var azul // J. Agric. Food
Chem. – 2003. – Vol. 51, № 27. – ð. 7835–7840.
28. Vergauwen R., Van den Ende W., Van Leare A. The
role of fructan in flowering of Campanula rapun-
culoides // J. Exp. Bot. – 2000. – Vol. 51, № 348. –
ð. 1261–1266.
29. Van den Ende W., Michiels A., Van Wonterghem D.
еt al. Defoliation induces 1-FEH II (fructan 1-exo-
hydrolase II) in Witloof chicory roots. Cloning and
purification of two isoforms (1-FEH IIa and 1-FEH
IIb). Mass fingerprint of the 1-FEH II enzymes //
Plant Physiol. – 2001. – Vol. 126, № 3. – ð. 1186–
1195.
30. Portesa M. T., de Cássia R., Figueiredo-Ribeiroa
L., de Carvalho M.A.M. Low temperature and
defoliation affect fructan-metabolizing enzymes
in different regions of the rhizophores of Vernonia
herbacea // Journal of Plant Physiology. – 2008. –
Vol. 165, № 15. – ð. 1572–1581.
31. Hincha D.K., Zuther E., Hellwege E.M., Heyer A.
Specific effects of fructo- and glucooligosaccha-
rides in the preservation of liposomes during dry-
ing // Glycobiol. – 2002. – Vol. 12, № 2. – ð. 103–
110.
32. Pilon-Smits E.A.H., Ebskamp M.J.M., Paul M.J. et
al. Improved performance of transgenic fructan-
accumulating tobacco under drought stress //
Plant Physiol. – 1995. – Vol. 107, № 1. – ð. 125–
130.
33. Sharma Arun Dev. Advanses in microbail innulin-
ases: its production and properties in: Progress
in food engineering research and development
Ed.J.M.Cantor. Nova Science publishers Inc. –
2008. – P. 175–195.
34. Gupta A.K., Kaur N. Fructan metabolism in jeru-
salem artichoke and chicory // Developments in
Crop Science. – 2000. – Vol. 26. – P. 223–248.
35. Ernst M., Chatterton N. J., Harrison P. A. Carbo-
hydrate changes in chicory (Cichorium intybus L.
var. foliosum) during growth and storage // Sci.
Horticult. – 1995. – Vol. 63, № 3–4. – P. 251–261.
36. Wilson R.G., Smith J.A., Yonts C.D. Chicory root
yield and carbohydrate composition is influenced
by cultivar selection, planting and harvest date //
Crop Sci. – 2004. – Vol. 44, № 3. – ð. 748–752.
37. Monti A., Amaducci M. T., Pritoni G., Venturi G.
Growth, fructan yield, and quality of chicory (Ci-
chorium intybus L.) as related to photosynthetic
capacity, harvest time, and water regime // J. Exp.
Bot. – 2005. – Vol. 56, № 415. – ð. 1389–1395.
38. Ranjitha Kumari B.D., Velayutham P., Anitha S.A.
Comparitive Study on ³nulin and еsculin сontent of ³n
vitro and ³n vivo рlants of сhicory (Cichorium intybus
L. сv. Lucknow Local) // Advances in Biol. Res. –
2007. – Vol. 1, № 1–2. – ð. 22–25.
39. Roberfroid M.B. Introducing inulin-type fructans
// Br. J. Nutr. – 2005. – Vol. 93, № 1. – ð. 13–25.
40. Kaur N., Gupta A.K. Applications of inulin and
oligofructose in health and nutrition // J. Biosci. –
2002. – Vol. 27, № 7. – ð. 703–714.
41. Kelly G. Inulin-type prebiotics-a review: part 1 // Al-
tern. Med. Rev. – 2008. – Vol. 13, № 4. – ð. 315–329.
42. Özer D., Akin S., Özer B. Effect of inulin and lactu-
lose on survival of Lactobacillus acidophilus LA-5
and Bifidobacterium bifidum BB-02 in acido-
philus-bifidus yoghurt // Food Sci. and Technol.
International. – 2005. – Vol. 11, № 1. – ð. 19–24.
43. Roberfroid M.B., Van Loo J., Gibson G.R. The bi-
fidogenic nature of chicory inulin and its hydroly-
sis products // J. Nutr. – 1998. – Vol. 128, № 1. –
ð. 11–19.
44. Van der Meulen R., Avonts L., De Vuyst L. Short
fractions of oligofructose are preferentially meta-
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2318
Н.А. Мàòвєєвà
bolized by Bifidobacterium animalis DN-173 010
// Appl. Environm. Microbiol. – 2004. – Vol. 70,
№ 4. – ð. 1923-1930.
45. Kilian S., Kritzinger S., Rycroft C. еt al. The effects
of the novel bifidogenic trisaccharide, neokes-
tose, on the human colonic microbiota // World
J. Microbiol. Biotechnol. – 2002. – Vol. 18, № 7. –
ð. 637–644.
46. Pool-Zobel B. L. Inulin-type fructans and reduc-
tion in colon cancer risk: review of experimen-
tal and human data // British J.l of Nutr. – 2005. –
Vol. 93, № 1. – ð. 73–90.
47. Taper H.S., Lemort C., Roberfroid M.B. Inhibi-
tion effect of dietaryinulin and oligofructose on
the growth of transplantable mouse tumour // An-
ticancer Res. – 1998. – Vol. 18, № 6. – ð. 4123–
4126.
48. Taper H.S., Roberfroid M.B. Nontoxic potentiation
of cancer chemotherapy by dietary oligofructose
or inulin // Nutr. Cancer. – 2000. – Vol. 38, № 1. –
ð. 1–5.
49. Abrams S. A, Griffin I. J., Hawthorne K. M. et al.
A combination of prebiotic short- and long-chain
inulin-type fructans enhances calcium absorption
and bone mineralization in young adolescents //
Am. J. Clin. Nutr. – 2005. – Vol. 82, № 2. – ð. 471–
476.
50. Kok N.N., Taper H.S., Delzenne N.M. Oligofructose
modulates lipid metabolism alterations induced
by a fat-rich diet in rats // J. Appl. Toxicol. – 1998.
– Vol. 18, № 1. – ð. 47–53.
51. Delzenne N.M., Kok N. Effects of fructans-type
prebiotics on lipid metabolism // Am. J. Clin Nutr. –
2001. – Vol. 73, № 1–2. – ð. 456–458.
52. Delzenne N.M., Daubioul C., Neyrinck A. еt al.
Inulin and oligofructose modulate lipid metabolism
in animals: review of biochemical events and
future prospects // Br. J. Nutr. – 2002. – Vol. 87,
№ 2. – ð. 255–259.
53. Williams C.M., Jackson K.G. Inulin and
oligofructose: effects on lipid metabolism from
human studies // Br. J. Nutr. – 2002. – Vol. 87,
№ 2. – ð. 261–264.
54. Ritsema T., Smeekens S. How to Fructans: ben-
eficial for plants and humans // Curr. Opinion in
Plant Biol. – 2003. – Vol. 6, № 3. – P. 223–230.
55. Wei Jun-Zhi, Chatterton N. J., Larson S. R.,
Wang R.R.-C. Linkage mapping and nucleotide
polymorphisms of the 6-SFT gene of cool-sea-
son grasses // Genome. – 2000. – Vol. 43, № 6. –
ð. 931–938.
56. Pollock C.J., Cairns A.J. Fructan metabolism in
grasses and cereals // Annu. Rev. Plant Physiol.
Plant . ìоl. Biol. – 1991. – Vol. 42. – ð. 77–101.
57. Singh Randhir, Bhatia I. S. Substrate specificity of
fructosyl transferase from chicory roots // Phyto-
chem. – 1971. – Vol. 10, № 9. – P. 2037–2039.
58. Hisano H., Kanazawa A., Kawakami A. et al. Trans-
genic perennial ryegrass plants expressing wheat
fructosyltransferase genes accumulate increased
amounts of fructan and acquire increased toler-
ance on a cellular level to freezing // Plant Sci. –
2004. – Vol. 167, № 4. – ð. 861–868.
59. Ebskamp M.J.M., der Meer I.M., Spronk B.A. et
al. Accumulation of fructose polymers in trans-
genic tobacco // BioTechnol. – 1994. – Vol. 12. –
ð. 272–275.
60. Pilon-Smits E.A.H., Ebskamp M.J.M., Jeuken
M.J.W. et al. Microbial fructan production in
transgenic potato plants and tubers // Ind. Crops
Prod. – 1996. – Vol. 5, № 1. – ð. 35–46.
61. Van der Meer I.M., Ebskamp M.J.M., Visser R.G.F.
et al. Fructan as a new carbohydrate sink in trans-
genic potato plants // Plant Cell. – 1994. – Vol. 6,
№ 4. – ð. 561–570.
62. Caimi P.G., McCole L.M., Klein T.M., Kerr P.S.
Fructan accumulation and sucrose metabolism in
transgenic maize endosperm expressing a Bacil-
lus amyloliquefaciens sacB gene // Plant Physi-
ol. – 1996. – Vol. 110, № 2. – ð. 355–363.
63. Pilon-Smits E.A.H., Terry N., Sears T., van Dun K.
Enhanced drought resistance in fructanproducing
sugar beet // Plant Physiol. Biochem. – 1999. –
Vol. 37, № 4. – ð. 313–317.
64. Banguela A., Lбzaro Hernбndez. Fructans: from
natural sources to transgenic plants // Biotec-
nología Aplicada. – 2006. – Vol. 23. – ð. 202–210.
65. Sprenger N., Schellenbaum L., Van Dun K. et al.
Fructan synthesis in transgenic tobacco and chic-
ory plants expressing barley sucrose: fructan
6-fructosyl transferase // FEBS Lett. – 1997. –
Vol. 400, № 3. – ð. 355–358.
66. Hellwege E.M., Gritscher D., Willmitzer L., He-
yer A.G. Transgenic potato tubers accumulate
high levels of 1-kestose and nystose: function-
al identification of a sucrose sucrose1-fructosyl
transferase of artichoke (Cynara scolymus) blos-
som discs // Plant J. – 1997. – Vol. 12, № 5. –
ð.1057–1065.
67. Vijn I., van Dijken A., Sprenger N. et al. Fructan of
the inulin neoseries is synthesized in transgenic
chicory plants (Cichorium intybus L.) harbouring
onion (Allium cepa L.) fructan:fructan 6G-fructo-
syltransferase // Plant J. – 1997. – Vol. 11, № 3. –
ð. 387–398.
68. Van der Meer I.M., Koops A.J., Hakkert J.C.,
Van Tunen A.J. Cloning of the fructan biosynthe-
sis pathway of Jerusalem artichoke // Plant J. –
1998. – Vol. 15, № 4. – ð.489–500.
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 319
Фðукòàíè. Б³оñèíòез у пðèðод³ òà в òðàíñãеííèх ðоñëèíàх
69. Sevenier R., Hall R.D., Van der Meer I.M. et al.
High level fructan accumulation in a transgenic
sugar beet // Nat. Biotechnol. – 1998. – Vol. 16,
№ 9. – ð. 843–846.
70. Weyens G., Ritsema T., Van Dun K. et al. Produc-
tion of tailor-made fructans in sugar beet by ex-
pression of onion fructosyltransferase genes //
Plant Biotech. J. – 2004. – Vol. 2, № 4. – ð. 321–
327.
Представлено В.А. Кунахом
Надійшла 13.05.2010
ФðóêòàÍЫ, èõ БèîñèÍòåЗ IN VIVO
è â òðàÍñãåÍÍЫõ ðàñòåÍèЯõ
Н.А. Матвеева
èнститут клеточной биологии и генетической ин-
женерии ÍàÍ óкраины
óкраина, 03680, êиев-143, ул. Заболотного, 148
e-mail: joyna56@gmail.com
â статье рассìотрены основные направле-
ния исследований, которые касаются био-
синтеза фруктанов растенияìи, которые яв-
ляются природныìи продуцентаìи, а также
трансгенныìи растенияìи с генаìи, кодирую-
щиìи синтез этих запасных полисахаридов.
Ключевые слова: фруктаны, инулин, пребио-
тик, фруктозилтрансфераза, трансгенные рас-
тения.
FRUCTANS. BIOSYNTHESIS IN VIVO
AND IN TRANSGENIC PLANTS
N.А. Matvieieva
Institute of Cell Biology and Genetic Engineering
of National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine, 03680, Kyiv, Zabolotnogo str., 148
e-mail: joyna56@gmail.com
In this article the main research trends which
concern fructans biosynthesis in vivo and in
transgenic plants as well as the opportunities
of their use in the food-processing industry and
medicine were considered.
Key words: fructans, inulun, prebiotics, fruc-
tosiltransferase, transgenic plants.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18972 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1810-7834 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T01:59:40Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова |
| record_format | dspace |
| spelling | Матвєєва, Н.А. 2011-04-15T15:29:07Z 2011-04-15T15:29:07Z 2010 Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах / Н.А. Матвєєва // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 312-319. — Бібліогр.: 70 назв. — укр. 1810-7834 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18972 577.13:581.1 У статті розглянуто основні напрямки досліджень, які стосуються біосинтезу фруктанів рослинами, що є природними продуцентами, а також трансгенними рослинами із вбудованими генами, які кодують синтез цих запасних полісахаридів. В статье рассмотрены основные направления исследований, которые касаются биосинтеза фруктанов растениями, которые являються природними продуцентами, а также трансгенными растениями с генами, кодирующими синтез этих запасных полисахаридов. In this article the main research trends which concern fructans biosynthesis in vivo and in transgenic plants as well as the opportunities of their use in the food-processing industry and medicine were considered. uk Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів Оглядові статті Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах Фруктаны, их биосинтез in vivo и в трансгенных растениях Fructans. Biosynthesis in vivo and in transgenic plants Article published earlier |
| spellingShingle | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах Матвєєва, Н.А. Оглядові статті |
| title | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах |
| title_alt | Фруктаны, их биосинтез in vivo и в трансгенных растениях Fructans. Biosynthesis in vivo and in transgenic plants |
| title_full | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах |
| title_fullStr | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах |
| title_full_unstemmed | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах |
| title_short | Фруктани. Біосинтез у природі та в трансгенних рослинах |
| title_sort | фруктани. біосинтез у природі та в трансгенних рослинах |
| topic | Оглядові статті |
| topic_facet | Оглядові статті |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18972 |
| work_keys_str_mv | AT matvêêvana fruktanibíosintezuprirodítavtransgennihroslinah AT matvêêvana fruktanyihbiosintezinvivoivtransgennyhrasteniâh AT matvêêvana fructansbiosynthesisinvivoandintransgenicplants |