私たちの夢の輝く温室はまだ非常に遠く離れていますが、それは
科学者たちは、目に見える輝きだけでなく、植物のライフサイクルの間持続する自立した輝きを持つ植物を遺伝子操作しました。
これは、以前の輝く植物の息をのむような改善です。 これは、以前の遺伝子組み換えタバコ植物よりも明るく、それは発光を維持するために化学物質を供給する必要はありません。 また、グローの持続時間は、植物ナノビオニクスを用いて製造された白熱植物よりもはるかに長い。
もちろん、私たちは皆、暗闇の中できらびやかでキラリと光る、息をのむようなアバタースタイルのナイトガーデンをすぐに考え、さらに未来に向かって電
しかし、輝く緑は、植物自身、つまり代謝がどのように機能し、彼らが周りの世界にどのように反応するかを理解するのにも役立ちます。
チームは二種のタバコ植物に取り組んだ。 そして、生物発光細菌やホタルDNAを使用した以前の遺伝子操作された輝く植物とは異なり、これらの植物は生物発光真菌のDNAを使用して操作され
「細菌の生物発光遺伝子は自己発光を操作するために色素体を標的とすることができるが、技術的に面倒であり、十分な光を生成することができな
“真菌の発光を担う代謝経路であるカフェ酸サイクルが最近特徴づけられました。 植物核ゲノムに真菌生物発光遺伝子を工学することにより，外因性基質を添加せずにＮｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍおよびＮｉｃｏｔｉａｎａｂｅｎｔｈａｍｉａｎａ植物における発光を報告した。「
2018年末に研究者チーム（その多くはこの新しい研究にも取り組んでいました）が、真菌ルシフェリンの生合成に関する論文を発表しました。
彼らは、これらの真菌が4つの酵素によって作用するカフェ酸と呼ばれる化合物からルシフェリンを合成することを発見しました。 2つの酵素は発光性の前駆物質にcaffeic酸を変形させるために働きます;第3酵素は光子を作り出すためにこの前駆物質を酸化します。 第四の酵素は、その後、同じプロセスを介してリサイクルすることができるカフェ酸に戻って分子を変換します。
そして、これは物事が面白くなる場所です-カフェ酸（カフェインとは関係ありません）はすべての植物に含まれているためです。 これは、植物の細胞壁に剛性と強度を与える木質ポリマーであるリグニンの生合成の鍵です。
チームは、生物発光性真菌に見られるように、植物を遺伝子操作してカフェ酸の一部をルシフェリンの生合成に再配分することが可能であると推論した。
彼らは、生物発光に関連する四つの真菌遺伝子でタバコ植物をスプライシングし、慎重に栽培しました。 そして、彼らは、植物が苗から成熟まで肉眼で見える光で輝いていたことを発見しました-植物の健康への明白なコストなし。
“全体的な表現型、クロロフィルおよびカロテノイド含量、開花時期および種子発芽は、トランスジェニック植物の中央値の高さの12％の増加を除いて、温室内の野生型タバコと異ならなかった”と研究者らは論文に書いている。
“これは、細菌の生物発光の発現とは異なり、カフェ酸サイクルの発現は植物において毒性がなく、少なくとも温室内では植物の成長に明らかな負担”
彼らは、植物の若い部分が最も明るく輝き、花がすべての中で最も明るく成長していることを発見しました。 これらは、毎分約10億光子を生成したと研究者らは述べた。 それは読むのに十分ではありませんが、はっきりと見えるほど明るいです。
それはまた、他の遺伝子操作された輝く植物よりも約10倍明るい、と研究者らは述べています。 それは生産された非常に明るい植物ではありません; その名誉は、MITの科学者によって生成されたクレソンに属しています植物ナノビオニクスと呼ばれる技術を使用して、毎秒約兆光子の輝きを生成しました…しかし、それは3.5時間しか続きませんでした。
この新しい長期的で自立的な輝きは、植物が外部環境にどのように反応するかの指標として機能する可能性があることをチームが発見しました。 例えば、バナナの皮を近くに置くと、植物は放出されたエチレンに反応してより明るく輝くでしょう。
また、通常は隠されている内部代謝プロセスによって生成される光の中でのちらつきや波も観察され、この研究は植物の健康を研究する興味深い
「自律的な発光を可能にすることにより、植物の動的プロセス（発生と病因、環境条件への応答、化学処理の影響など）を監視することができます」と研究者らは論文の中で書いています。
“ルシフェリンまたは他の基質の外因性添加の必要性を排除することにより、これらの発光能力は、土壌中で栽培された植物を用いた実験に特に有用”
一方、チームは研究の拡大に取り組んでいます。 それらはperiwinkles、ペチュニアおよびばらのような遺伝的に変更された普及した顕花植物を有する。 彼らはまたより明るい白熱および異なった色を作り出すことを試みている。 そして、彼らははるかに、はるかに大きな考えています。
“カフェ酸は動物に固有のものではないが、動物でも自律発光を可能にすることができる”と彼らは書いている。
それは何かではないでしょう。
この研究はNature Biotechnologyに掲載されています。