우리의 꿈의 빛나는 온실은 여전히 아주 멀리 떨어져 있지만,그것은 단지 가까이 감질 찔러있어.
과학자들은 단지 눈에 보이는 빛이 아니라 식물의 수명주기 동안 지속되는 자립적 인 빛을 가진 식물을 유전자 조작했다.
이전 빛나는 식물에 숨막히는 개선입니다. 그것은 이전의 유전자 조작 담배 식물보다 밝고,발광을 유지하기 위해 화학 물질을 공급 할 필요가 없습니다. 또한,빛의 지속 시간은 식물 나노 바이오 공학을 사용하여 생산 된 빛나는 식물보다 훨씬 길다.
물론 우리 모두는 숨막히는 아바타 스타일의 밤 정원을 즉시 생각하며 어둠 속에서 빛나고 빛나고 미래로 나아가 전기 조명에 대한 의존도를 줄입니다.
그러나 빛나는 녹지는 또한 우리가 식물 자체를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다-그들의 신진 대사가 어떻게 작용하는지,그리고 그들이 주변 세계에 어떻게 반응하는지.
팀은 두 종류의 담배 공장에서 일했습니다. 그리고,생물 발광 박테리아 또는 반딧불 유전자를 사용하는 이전의 유전자 조작 빛나는 식물과는 달리,이 식물은 생물 발광 곰팡이의 유전자를 사용하여 설계되었다.
“박테리아 생물 발광 유전자는자가 발광을 설계하기 위해 색소체에 표적화 될 수 있지만 기술적으로 번거롭고 충분한 빛을 생성하지 못한다”고 연구진은 논문에 썼다.
“곰팡이의 발광을 담당하는 대사 경로 인 카페 산 사이클이 최근에 특징 지워졌습니다. 우리 보고 니코 티 아나 타 바 쿰과 니코 티 아나 벤타미 아나 식물 식물 핵 게놈에 곰 팡이 생물 발광 유전자를 엔지니어링에 의해 어떤 외 인 기판의 추가 없이 발광.”
2018 년 말에만 연구자 팀(이 새로운 연구에 참여한 많은 사람들)이 발광 곰팡이에서 빛을 생성하는 화합물 인 곰팡이 루시페린의 생합성에 관한 논문을 발표했습니다.
그들은 이 균류가 4 개의 효소에 의해 작용된 카페산이라는 화합물에서 루시페린을 합성한다는 것을 발견했다. 두 효소는 발광 전구체로 카페 산을 변환하는 작업;세 번째 효소는 광자를 생산하는이 전구체를 산화. 그런 다음 네 번째 효소는 분자를 다시 카페 산으로 전환시켜 동일한 과정을 통해 재활용 할 수 있습니다.
그리고 이것이 흥미로운 곳입니다-카페 산(카페인과 관련이 없음)이 모든 식물에서 발견되기 때문입니다. 리그닌,식물 세포벽 단단함과 힘을 주는 목제 중합체의 생합성에 열쇠 이다.
연구팀은 생명발광 곰팡이에서 볼 수 있듯이,그들의 카페산의 일부를 루시페린의 생합성에 재할당하도록 식물을 유전적으로 설계하는 것이 가능할 것이라고 추론했다.
그들은 담배 식물에 생물 발광과 관련된 4 개의 곰팡이 유전자를 접합하여 조심스럽게 재배했습니다. 그리고 그들은 식물이 묘목에서 성숙까지 육안으로 볼 수있는 빛으로 빛났습니다-식물의 건강에 대한 명백한 비용없이.
“전체 표현형,엽록소 및 카로티노이드 함량,개화 시간 및 종자 발아는 형질 전환 식물의 중간 높이가 12%증가한 것을 제외하고는 온실의 야생형 담배와 다르지 않았다”고 연구진은 논문에 썼다.
“이것은 박테리아 생물 발광의 발현과는 달리 카페 산 순환의 발현이 식물에서 독성이 없으며 적어도 온실에서는 식물 성장에 명백한 부담을 가하지 않는다는 것을 시사한다.”
그들은 식물의 젊은 부분이 가장 밝게 빛나고 꽃이 가장 밝게 자라는 것을 발견했습니다. 이들은 분당 억 광자 주위에,연구진은 말했다,생산. 즉,읽을 거의 충분하지 않습니다,하지만 명확하게 볼 수있을 정도로 밝다.
또한 다른 유전자 조작 빛나는 식물보다 약 10 배 더 밝다고 연구진은 말했다. 그것은 생산 꽤 밝은 식물이 아니다; 그 명예는 초당 약 1 조 광자의 빛을 생산 식물 나노 바이오 공학이라는 기술을 사용하여 미트에서 과학자들에 의해 생산 물냉이에 속한다…하지만 그것은 단지 3.5 시간 지속되었다.
이 새로운 장기적이고 자급 자족하는 빛은 식물이 외부 환경에 어떻게 반응했는지에 대한 지표로 작용할 수 있음을 발견했습니다. 예를 들어 바나나 껍질을 근처에 놓았을 때 식물은 방출되는 에틸렌에 반응하여 더 밝게 빛날 것입니다.
또한 관찰 된 깜박임과 일반적으로 숨겨진 내부 대사 과정에 의해 생성되는 빛의 파동-이 연구가 식물 건강을 연구하는 흥미로운 방법이 될 수 있음을 시사합니다.
“자율적 인 발광을 가능하게함으로써 개발 및 병인,환경 조건에 대한 반응 및 화학 처리의 효과를 포함하여 식물의 동적 프로세스를 모니터링 할 수있다”고 연구진은 논문에 썼다.
“루시페린 또는 다른 기질의 외인성 첨가에 대한 필요성을 제거함으로써,이러한 발광 능력은 토양에서 재배 된 식물을 이용한 실험에 특히 유용해야한다.”
한편,팀은 연구를 확대하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 대 수리,피튜니아,장미와 같은 인기있는 꽃 식물을 유전자 변형 시켰습니다. 그들은 또한 더 밝은 빛,그리고 다른 색상을 생산하기 위해 노력하고 있습니다. 그리고 그들은 훨씬 더 많이 생각하고 있습니다.
“카페 산이 동물 고유의 것은 아니지만 동물에서도 자율 발광을 활성화 할 수있다”고 그들은 썼다.
은 그렇지 않을 것입니다.
이 연구는 자연 생명 공학에 발표되었습니다.