Uncovering gene expression differences associated with high and low vicine and convicine content in faba bean (Vicia faba)

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201808303059
Title: Uncovering gene expression differences associated with high and low vicine and convicine content in faba bean (Vicia faba)
Author: Vottonen, Laura
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2018
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201808303059
http://hdl.handle.net/10138/275513
Thesis level: master's thesis
Discipline: Kasvintuotantotieteet
Plant Production Science
Växtproduktionsvetenskap
Abstract: Faba bean (Vicia faba L.) also known as broad bean is an ancient pulse, grown since Neolithic times. It is an excellent source of protein, energy and fibre to humans and animals. Recently in Finland, faba bean has featured heavily in meat replacements, meant for vegan consumers. Faba bean can also be grown further north, than soybean (Glycine max (L.) Merr.), making it a possible domestic plant protein source for Finns. The problem with faba bean is that the beans contain various anti-nutritional compounds. The major ones are vicine and convicine (v-c), located in the cotyledons of the beans, which means that dehulling the seeds does not remove them. V-c can cause favism in humans with G6PD gene mutation this is a disease where red blood cells are destroyed, in worst cases resulting in blood transfusions and death. V-c is also an anti-feedant to livestock and can among other things cause increase in mortality in poultry. Normal v-c content of faba bean is around 1%. There are low v-c faba beans that contain only 5-15% of the original v-c. Markers for this trait have been found, but gene controlling for this trait is not known yet. The synthesis pathway of the v-c is not known. There is a new hypothesis by Dr Fernando Geu Flores of The University of Copenhagen, where the v-c synthesis is an off shoot of another biosynthetic pathway. An experiment was done where RNA of two populations (one low v-c and other high) were compared to each other. The samples were taken during the seed filling period, which is thought to be when v-c is synthesized. Kernel, testa, pod and leaf tissues were collected and RNA of those extracted. Only kernel and testa samples were sequenced. This thesis focuses on the testa results. Results showed differences between the populations. Considering the new hypothesis, the results showed some differences in the beginning of the suspected pathway, with the high v-c population having a 4.97 fold increase compared to the low v-c population. Other differences were also noted, which may cast light on other steps in the pathway.Härkäpapu (Vicia faba L.) on neoliittisistä ajoista kasvatettu palkokasvi. Se on hyvä proteiinin, energian ja kuidun lähde, niin ihmisille kuin eläimille. Viime aikoina Suomessa on härkäpavun tuotanto kasvanut, johtuen osittain uusista lihankorvikkeista ja kiinnostuksesta kotimaiseen kasviproteiinin tuotantoon. Härkäpapua onkin toivottu soijan (Glycine max, (L.) Merr.) korvikkeeksi kasviproteiinin lähteenä. Härkäpavun ongelmat johtuvat antinutrionaalisista aineista, yhtenä näistä visiini ja konvisiini (v-c). Nämä aineet ovat papujen sirkkalehdissä, mikä tarkoittaa, että kuoren poistaminen ei poista v-c:tä. V-c aiheuttaa favismi-tautia ihmisillä joilla on G6PD geenimutaatio; taudissa veren punasolut tuhoutuvat ja pahimmillaan tauti johtaa kuolemaan. Eläimillä v-c aiheuttaa rehun maittavuuden laskua ja johtaa myös siipikarjalla kuolleisuuden nousuun. Normaaleissa härkäpavuissa v-c määrä on noin 1% kuiva-aineesta. On myös olemassa matala v-c lajikkeita joissa on vain 5-15% alkuperäisestä v-c:stä jäljellä. V-c:n koodaavaa geeniä ei tiedetä, mutta jalostajien avuksi on olemassa muutamia markkereita. V-c:n biosynteesiäkään ei tiedetä. Mutta Tohtori Fernando Geu Flores Kööpenhaminan yliopistosta on kehittänyt uuden hypoteesin mahdollisesta synteesipolusta. Hypoteesin mukaan v-c synteesi on sivutuote toisesta biosynteesistä. Tämän perusteella päätettiin tehdä koe, jossa tutkittiin kahden härkäpapu populaation RNA:n eroavaisuuksia pavun täyttymisen aikoihin. Tämä ajankohta valittiin, koska kirjallisuuden mukaan v-c tuotanto tapahtuu tähän aikaan. Populaatiot erosivat vain v-c pitoisuuksien mukaan, toinen populaatioista oli matala v-c ja toinen korkea. Näytteitä otettiin pavun ytimestä, siemenkuoresta, palosta ja lehdistä. Tuloksissa oli selviä eroja populaatioiden välillä. Uuden hypoteesin mukaisesti epäillyn biosynteesin alku oli 4,97 kertaisesti isompi korkea v-c populaatiossa. Tuloksissa näkyi myös muita eroavaisuuksia, jotka voivat kertoa enemmän v-c synteesin kulusta.
Subject: faba bean
vicine
convicine
RNA
testa
Vicia faba


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Vottonen_Laura_Pro_gradu_2018.pdf 1.438Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record