álmaink izzó üvegháza még mindig nagyon messze van, de csak egy kínzó lökést kapott közelebb.
a tudósok genetikailag megterveztek egy növényt, amelynek nemcsak látható fénye van, hanem önfenntartó fénye is, amely a növény életciklusának végéig tart.
lélegzetelállító javulás a korábbi izzó növényekhez képest. Fényesebb, mint a korábbi genetikailag módosított dohánynövények, és nem kell vegyszerekkel táplálni a lumineszcencia fenntartásához. Ezenkívül a ragyogás időtartama sokkal hosszabb, mint a növényi nanobionikával előállított izzó növények.
természetesen mindannyian azonnal egy lélegzetelállító Avatár stílusú éjszakai kertre gondolunk, amely ragyog és ragyog a sötétben, és-tovább a jövőbe – csökkenti az elektromos világítástól való függőségünket.
de az izzó növényzet segíthet megérteni magukat a növényeket is – hogyan működik az anyagcseréjük, és hogyan reagálnak a körülöttük lévő világra.
a csapat két dohánynövényfajon dolgozott. A korábbi géntechnológiával módosított izzó növényekkel ellentétben, amelyek biolumineszcens baktériumokat vagy szentjánosbogár DNS-t használtak, ezeket a növényeket biolumineszcens gombák DNS-ével módosították.
“bár a bakteriális biolumineszcencia géneket a plasztidokra lehet irányítani az autolumineszcencia kialakításához, technikailag nehézkes és nem képes elegendő fényt előállítani” – írták a kutatók.
” a koffeinsav-ciklust, amely a gombák lumineszcenciájáért felelős metabolikus út, nemrégiben jellemezték. A Nicotiana tabacum és Nicotiana benthamiana növények fénykibocsátásáról számolunk be anélkül, hogy bármilyen exogén szubsztrátot hozzáadnánk a gomba biolumineszcencia génjeinek a növényi nukleáris genomba történő beépítésével.”
csak 2018 végén jelent meg egy kutatócsoport (akik közül sokan ezen az új kutatáson is dolgoztak) egy cikket a gombás luciferin bioszintéziséről, a lumineszcens gombákban fényt termelő vegyületekről.
felfedezték, hogy ezek a gombák szintetizálják a luciferint egy koffeinsav nevű vegyületből, amelyet négy enzim dolgozott fel. Két enzim azon dolgozik, hogy a koffeinsavat lumineszcens prekurzorrá alakítsa; egy harmadik enzim oxidálja ezt a prekurzort, hogy fotont termeljen. A negyedik enzim ezután átalakítja a molekulát koffeinsavvá, amelyet ugyanazon a folyamaton keresztül lehet újrahasznosítani.
és itt válnak érdekessé a dolgok – mert a koffeinsav (nincs kapcsolatban a koffeinnel) minden növényben megtalálható. Ez kulcsfontosságú a lignin bioszintéziséhez, a fa polimerhez, amely a növényi sejtfalak merevségét és erejét adja.
a csapat úgy érvelt, hogy ezért lehetséges a növények genetikailag megtervezni, hogy a koffeinsav egy részét átcsoportosítsák a luciferin bioszintézisébe, amint azt a biolumineszcens gombák látják.
dohánynövényeiket négy, a biolumineszcenciához kapcsolódó gombagénnel kötötték össze, és gondosan termesztették őket. Megállapították, hogy a növények szabad szemmel látható fénnyel világítottak a palántától az érettségig – anélkül, hogy a növény egészségére nyilvánvaló költségek lennének.
“a teljes fenotípus, a klorofill és a karotinoid tartalom, a virágzási idő és a mag csírázása nem különbözött az üvegházban lévő vad típusú dohánytól, kivéve a transzgenikus növények középmagasságának 12 százalékos növekedését”-írták a kutatók.
” ez arra utal, hogy a bakteriális biolumineszcencia expressziójától eltérően a koffeinsav ciklus expressziója nem mérgező a növényekben, és nem jelent nyilvánvaló terhet a növények növekedésére, legalábbis az üvegházban.”
azt találták, hogy a növény fiatalabb részei ragyogtak a legvilágosabban, a virágok pedig a legfényesebbek. Ezek a kutatók szerint körülbelül egymilliárd fotont termeltek percenként. Ez közel sem elég ahhoz, hogy elolvassa, de elég világos ahhoz, hogy jól látható legyen.
ez is körülbelül 10-szer fényesebb, mint más géntechnológiával módosított izzó növények, a kutatók szerint. Ez nem egészen a legfényesebb növény; ez a megtiszteltetés az MIT tudósai által a növényi nanobionika nevű technikával előállított vízitormaé, amely másodpercenként körülbelül billió foton ragyogást produkált … de csak 3,5 órán át tartott.
ez az új, hosszú távú, önfenntartó ragyogás, amelyet a csapat talált, indikátorként szolgálhat arra, hogy a növények hogyan reagálnak külső környezetükre. Amikor például egy banánhéjat helyeztek el a közelben, a növények fényesebben ragyogtak a kibocsátott etilénre reagálva.
a fény villogását és hullámait is megfigyelték, amelyeket a belső anyagcsere folyamatok generálnak, amelyek általában rejtve vannak – ami arra utal, hogy ez a kutatás érdekes módja lehet a növényegészségügy tanulmányozásának.
“az autonóm fénykibocsátás lehetővé tételével a növények dinamikus folyamatai nyomon követhetők, beleértve a fejlődést és a patogenezist, a környezeti feltételekre adott válaszokat és a kémiai kezelés hatásait” – írták a kutatók.
” a luciferin vagy más szubsztrátok exogén hozzáadásának szükségességének megszüntetésével ezeknek a lumineszcens képességeknek különösen hasznosnak kell lenniük a talajban termesztett növényekkel végzett kísérleteknél.”
eközben a csapat a kutatás bővítésén dolgozik. Genetikailag módosított népszerű virágos növények, például periwinkles, petunias és rózsák. Ők is próbálnak létrehozni egy még fényesebb ragyogás, és a különböző színek. És sokkal, de sokkal nagyobbra gondolnak.
“bár a koffeinsav nem őshonos az állatokban, az autonóm lumineszcencia az állatokban is engedélyezhető” – írták.
nem lenne valami.
a kutatás a Nature Biotechnology folyóiratban jelent meg.