unelmiemme hehkuva kasvihuone on vielä niin kaukana, mutta se sai juuri tönäisyn lähemmäksi.
tutkijat ovat geenimanipuloineet kasvin, jolla ei ole vain näkyvää hehkua, vaan itsestään säilyvää hehkua, joka kestää kasvin elinkaaren ajan.
se on hengästyttävä parannus aiempiin hehkuviin kasveihin. Se on kirkkaampi kuin aiemmat geenimuunnellut tupakkakasvit, eikä sitä tarvitse ruokkia kemikaaleilla luminesenssin ylläpitämiseksi. Lisäksi hehkun kesto on paljon pidempi kuin kasvien nanobioniikalla tuotetuilla hehkuvilla kasveilla.
meille kaikille tulee tietysti heti mieleen henkeäsalpaava Avatar-tyylinen yöpuutarha, joka kimaltelee ja hohtaa pimeydessä ja – pidemmälle tulevaisuuteen-vähentää riippuvuuttamme sähkövalaistuksesta.
mutta hehkuva vihreys voisi myös auttaa meitä ymmärtämään kasveja itseään – miten niiden aineenvaihdunta toimii ja miten ne reagoivat ympäröivään maailmaan.
työryhmä työskenteli kahden tupakkakasvilajin parissa. Ja toisin kuin aiemmat geenimanipuloidut hehkuvat kasvit, joissa käytettiin bioluminesenssibakteereja tai tulikärpäsen DNA: ta, nämä kasvit on valmistettu bioluminesenssisienien DNA: lla.
”vaikka bakteerien bioluminesenssigeenit voidaan kohdistaa plastideihin autoluminesenssin rakentamiseksi, se on teknisesti vaivalloista eikä tuota riittävästi valoa”, tutkijat kirjoittivat paperissaan.
” äskettäin kuvattiin caffeic acid cycle, joka on sienten luminesenssista vastaava metaboliareitti. Ilmoitamme valon emissiosta Nicotiana tabacum-ja Nicotiana benthamiana-kasveissa lisäämättä mitään eksogeenista substraattia suunnittelemalla sienibioluminesenssigeenejä kasvin ydingeeniin.”
vasta vuoden 2018 lopulla ryhmä tutkijoita (joista monet työskentelivät myös tämän uuden tutkimuksen parissa) julkaisi tutkimuksen lusiferiini-sienen biosynteesistä, yhdisteistä, jotka tuottavat hehkua luminescent-sienissä.
he havaitsivat, että nämä sienet syntetisoivat lusiferiiniä kofeiinihapoksi kutsutusta yhdisteestä, jota työstää neljä entsyymiä. Kaksi entsyymiä muuttaa kofeiinihapon luminescent prekursoriksi; kolmas entsyymi hapettaa tämän prekursorin tuottaakseen fotonin. Tämän jälkeen neljäs entsyymi muuntaa molekyylin takaisin kofeiinihapoksi, joka voidaan kierrättää samassa prosessissa.
ja tästä tulee mielenkiintoista – koska kofeiinihappoa (ei sukua kofeiinille) on kaikissa kasveissa. Se on avain ligniinin biosynteesiin, puun polymeeri, joka antaa kasvien soluseinille jäykkyyttä ja voimaa.
työryhmä päätteli, että sen vuoksi saattaisi olla mahdollista geneettisesti valmistaa kasveja jakamaan osa kofeiinihapostaan uudelleen lusiferiinin biosynteesiin, kuten bioluminesenssisienissä nähdään.
he liittivät tupakkakasveihinsa neljä bioluminesenssiin liittyvää sienigeeniä ja viljelivät niitä huolellisesti. Ja he huomasivat, että kasvit loistivat paljaalla silmällä näkyvällä valolla taimista sukukypsyyteen – ilman mitään ilmeistä hintaa kasvin terveydelle.
”yleinen fenotyyppi, klorofylli-ja karotenoidipitoisuus, kukinta-aika ja siementen itävyys eivät poikenneet kasvihuoneen villitupakasta, lukuun ottamatta siirtogeenisten kasvien mediaanikorkeuden 12 prosentin kasvua”, tutkijat kirjoittivat paperissaan.
” tämä viittaa siihen, että toisin kuin bakteerien bioluminesenssin ilmentyminen, kofeiinihappokierron ilmentyminen ei ole myrkyllistä kasveissa eikä aiheuta ilmeistä taakkaa kasvien kasvulle ainakaan kasvihuoneessa.”
he havaitsivat, että kasvin nuoremmat osat loistivat kirkkaimmin, ja kukat kasvoivat kaikista kirkkaimmin. Nämä tuottivat tutkijoiden mukaan noin miljardi fotonia minuutissa. Se ei ole läheskään tarpeeksi lukea, mutta se on tarpeeksi kirkas olla selvästi näkyvissä.
se on myös noin 10 kertaa kirkkaampi kuin muut geenimuunnellut hehkuvat kasvit, tutkijat sanoivat. Se ei ole aivan kirkkain tuotettu kasvi; se kunnia kuuluu vesikrassille, jota mit: n tiedemiehet valmistivat käyttäen tekniikkaa nimeltä plant nanobionics, joka tuotti noin biljoonan fotonin hehkun sekunnissa… mutta se kesti vain 3,5 tuntia.
tämä tutkimusryhmän löytämä Uusi pitkäaikainen, itseään ylläpitävä hehku voisi toimia indikaattorina sille, miten kasvit reagoivat ulkoiseen ympäristöönsä. Kun he panivat esimerkiksi banaaninkuorta lähistölle, kasvit hehkuivat kirkkaammin vastauksena säteilevään eteeniin.
myös havaittu valon välkkyminen ja aallot, jotka ovat syntyneet sisäisistä aineenvaihdunnallisista prosesseista, jotka ovat yleensä piilossa – mikä viittaa siihen, että tämä tutkimus voisi olla mielenkiintoinen tapa tutkia kasvien terveyttä.
”mahdollistamalla autonomiset valopäästöt voidaan seurata kasvien dynaamisia prosesseja, kuten kehitystä ja patogeneesiä, reaktioita ympäristöolosuhteisiin ja kemiallisen käsittelyn vaikutuksia”, tutkijat kirjoittivat paperissaan.
” poistamalla tarpeen lisätä lusiferiiniä tai muita substraatteja eksogeenisesti, näiden luminesenssien pitäisi olla erityisen hyödyllisiä kokeissa maaperässä kasvavilla kasveilla.”
samaan aikaan ryhmä pyrkii laajentamaan tutkimusta. Heillä on geneettisesti muunneltuja suosittuja kukkivia kasveja, kuten periwinkles, petuniat ja ruusut. Ne pyrkivät myös tuottamaan entistä kirkkaampaa hehkua ja eri värejä. Ja he ajattelevat paljon, paljon isommin.
”vaikka caffeiinihappo ei ole peräisin eläimistä, autonominen luminesenssi voisi olla mahdollista myös eläimillä”, he kirjoittivat.
eikö se olisi jotain.
tutkimus on julkaistu Nature Biotechnology-lehdessä.