Yeniden programlanabilir ‘genetik devreler’ sonunda bitkilerin iklim değişikliğine uyum sağlamasına yardımcı olabilir: ScienceAlert
Stanford Üniversitesi’ndeki genetikçiler, bitkiler büyürken ve dallanırken köklerinin yapısını dikkatli bir şekilde kontrol etmenin bir yolunu keşfettiler.
Gelişen bir kök sisteminin derinliğini ve şeklini manipüle eden araştırmacılar, bir gün ekinleri yeniden programlayarak onları daha dayanıklı hale getirebileceklerini umuyorlar. İklim değişikliği.
Örneğin sığ bir kök sistemi, ekinlerin yüzeye yakın yerlerde fosforu daha iyi emmesine yardımcı olabilir. Oysa daha derin bir kök sistemi su ve azot biriktirmek için daha iyi olabilir.
“Sentetik genetik devrelerimiz, geldiğini bildiğimiz zorlu çevresel koşullar için neyin en uygun olduğunu görmek için çok özel kök sistemleri veya çok özel yaprak yapıları inşa etmemize izin verecek.” açıklamak Stanford Üniversitesi’nden Biyomühendis Jennifer Brophy.
“Fabrika mühendisliğini daha hassas hale getiriyoruz.”
Brophy ve meslektaşlarının bu kadar yüksek doğruluk elde etmek için kullandıkları genetik teknikler, bitkileri adapte edebileceklerinden çok daha hızlı ve arzu edilen özellikler için yetiştirilebileceklerinden daha kesin olarak yeniden programlayabilir.
Araştırmacılar, tütün bitkisinin hücrelerini kullanarak gen ifadesini kontrol eden yapay bir genetik devre oluşturdular ve bunun başka bir bitkide nasıl çalıştığını gösterdiler.
Genetik devreyi bir bilgisayar kodu gibi hayal edebilirsiniz. Mantık kapıları, mantık kapıları. Geçide yalnızca geçerli giriş değerleri girebilir ve bir çıkış üretebilir.
Bu biyolojik devreler Anahtarlamalı devrelere de benzertelefonunuzu açanlar gibi.
Hücrede, sonuçta gen ekspresyonuna yol açan bu kapılar, ancak spesifik bitki dokularına özgü sentetik transkripsiyonel ‘uyaranlar’ ile açılabilir. Bu, araştırmacıların bitkideki hangi hücrelerin genleri ifade ettiğini kontrol edebilecekleri ve bitkinin büyüme şeklini değiştirebilecekleri anlamına geliyor.
Araştırmacılar, yanal kök gelişimiyle bağlantılı tek bir gen için bir dizi sentetik mantık kapısı oluştururken, küçük bir otsu bitkinin büyümesini manipüle edebildiler. Arabidopsis thaliana.
Araştırmacılar, bu genin ifadesini değiştirerek Bitkinin kök sistemindeki dalların yoğunluğunu değiştirdi diğer kök özelliklerini etkilemeden.
Bu büyük bir başarı çünkü başka bir çalışma Daha önce göster Bu kök gelişim genindeki küçük değişiklikler, kök kılı büyümesi veya birincil kök büyümesi gibi her türlü kök özelliğini ne kadar etkileyebilir.
“Diğer gelişim süreçlerinden dallanan kökleri ayırmak için, SLR-1 sadece yan kökte bulunan dokuya özgü bir uyaranı kullanan mutant Kök hücreleraraştırmacılar Tip.
Ardından, yazarlar yeniden programlanmış genetik devrelerini test etmeyi planlıyorlar. sorgum, biyoyakıt gibi görünen eşsiz bir ürün. Ekip, sorgumun suyu emme ve fotosentezi daha verimli bir şekilde yürütme yeteneğini geliştirmeyi umuyor.
Bu genetik teknolojinin etkili olduğu ortaya çıkarsa, olanakları sınırsızdır. Bununla birlikte, yapay genetik devreler kullanarak mahsulleri yeniden programlamak, ince ayar gerektirecektir.
“Topraktaki besin maddelerinin bulunduğu yere tepki verme yeteneklerini kaybetmiş modern ekin türlerimiz var.” o diyor Yine Stanford’dan bitki biyoloğu Jose Denini.
“Örneğin, kök dallanmasını kontrol eden aynı tip mantık kapısı, topraktaki azot ve fosfor konsantrasyonlarını hesaba katan bir devre oluşturmak için kullanılabilir ve daha sonra bu koşullar için en uygun çıktıyı üretir.”
Çalışma yayınlandı Bilimler.
