Tutkijat viljelevät pimeässä hohtavia kukkia lisäämällä DNA:ta bioluminesoivista sienistä

  • Tutkijat pystyivät ottamaan DNA:ta tietyistä sienistä ja lisäämään sitä kasveihin
  • He aloittivat tupakkakasvista, koska niillä on suhteellisen yksinkertainen rakenne
  • Prosessin ansiosta uusilla kasveilla on ”jatkuva ja uusiutuva hehku”

Kasvit, jotka ”hehkuvat-tutkijat ovat kehittäneet sienistä otetun DNA:n avulla pimeässä hohtavia kasveja, ja he toivovat voivansa tulevaisuudessa myydä hehkuvia ruusuja.

Kansainvälinen tutkijaryhmä, jota rahoittaa biotekniikka-alan startup-yritys Planta, havaitsi, että joissakin sienissä esiintyvä bioluminesenssi on samankaltainen kuin kasvien luonnolliset prosessit.

VAROITUS

Tämän ansiosta he pystyivät ottamaan sienien DNA:n ja luomaan uusia kasveja, jotka hehkuvat paljon kirkkaammin kuin muilla tekniikoilla on aiemmin ollut mahdollista.

Toistaiseksi he ovat luoneet vain version tupakkakasvista, mutta toivovat pystyvänsä tulevaisuudessa tuottamaan ruusuja, perennoja ja muita puutarhakukkia.

Tutkijat ovat kehittäneet ”pimeässä hehkuvia” kasveja sienistä otetun DNA:n avulla – ja toivovat voivansa tulevaisuudessa myydä hehkuvia ruusuja

Tutkimuksessa on mukana 27 tutkijaa Plantalta, Venäjän tiedeakatemiasta, Lontoon MRC:stä ja itävaltalaisesta tiede- ja teknologiainstituutista.

Tutkimuksen johtavien kirjoittajien, tohtori Kaen Sarkisyanin ja tohtori Illa Yampolskyn mukaan kyse ei ole vain estetiikasta – biologista valoa voidaan käyttää kasvin sisäisen toiminnan tarkkailuun.

Sienen DNA:ta sisältävät kasvit hehkuvat yhtäjaksoisesti koko elinkaarensa ajan, taimesta täysikasvuisuuteen – niiden ei tarvitse hankkia uusia kemikaaleja.

Tämä eroaa muista yleisesti käytetyistä bioluminesenssin muodoista, kuten tulikärpäsistä otetusta ja kasveihin lisätystä DNA:sta – tämä saavutettiin ensimmäisen kerran 30 vuotta sitten.

Kasvit muuttavat molekyylin valoksi neljän entsyymin avulla

Vaikka sienet eivät ole läheistä sukua kasveille, niillä molemmilla on yhteinen molekyyli, jota tutkijat ovat käyttäneet.

Sienten valon keskipisteenä on orgaaninen molekyyli, jota tarvitaan myös kasveissa soluseinien valmistuksessa.

Sienissä tämä molekyyli, jota kutsutaan kahvihapoksi, tuottaa valoa aineenvaihduntasyklin kautta.

Kasveissa kahvihappo on ligniinin rakennusaine, joka auttaa antamaan mekaanista lujuutta soluseinämille.

Kiertoon sienissä – ja näissä uusissa kasveissa – kuuluu neljä entsyymiä.

Kaksi entsyymiä muuntaa kofeiinihapon luminesoivaksi esiasteeksi – eräänlaisena ”ensimmäisenä askeleena”.

Kolmas entsyymi hapettaa tämän fotonin tuottamiseksi.

Viimeinen entsyymi muuntaa hapettuneen molekyylin takaisin kofeiinihapoksi aloittaakseen syklin uudelleen.

Kahvihappo ei ole samankaltaisilta kuulostavista nimistä huolimatta sukua kofeiinille.

Uutta löytöä voidaan käyttää myös käytännöllisiin ja esteettisiin tarkoituksiin, erityisesti hehkuvien kukkien ja muiden koristekasvien luomiseen.

Katuvalojen korvaaminen hehkuvilla puilla saattaa osoittautua fantastiseksi, mutta kasvit tuottavat miellyttävän vihreän auran, joka säteilee niiden elävästä energiasta.

Tekijöiden mukaan kasvit voivat tuottaa yli miljardi fotonia minuutissa.

Tohtori Keith Wood, Light Bio -yhtiön toimitusjohtaja, oli mukana tiimissä, joka loi ensimmäisen luminesoivan kasvin käyttämällä tulikärpäsistä peräisin olevaa geeniä.

HAVAINTO

”Nämä uudet kasvit pystyvät tuottamaan paljon kirkkaampaa ja tasaisempaa hehkua, joka sisältyy täysin niiden geneettiseen koodiin.

Uusien biologisten ominaisuuksien suunnittelu on monimutkaisempaa kuin pelkkä geneettisten osien siirtäminen organismista toiseen, sanovat kirjoittajat.

Kasviin lisättyjen uusien osien on ”metabolisesti integroitava” isäntäänsä.

Vähemmistöstä eliöistä ei tunneta kaikkia bioluminesenssiin tarvittavia osia. ja viime aikoihin asti täydellinen osaluettelo oli saatavilla vain bakteerien bioluminesenssistä.

Aiemmat yritykset luoda hehkuvia kasveja näistä osista eivät ole menneet hyvin pitkälti siksi, että bakteerien osat eivät tyypillisesti toimi kunnolla monimutkaisemmissa eliöissä.

Noin vuosi sitten tutkijat löysivät tietyistä sienityypeistä osia, jotka ylläpitävät bioluminesenssia.

Tutkijat määrittelivät ensimmäistä kertaa täydellisesti edistyneen monisoluisen eliön elävän valon, ja se tasoitti tietä tälle uudelle kehitykselle kasveissa.

Siten he pystyivät valmistamaan hehkuvia kasveja, jotka ovat vähintään kymmenkertaisesti kirkkaampia kuin aiemmat tulikärpäsen DNA:ta käyttäneet yritykset.

Käyttämällä tavallisia kameroita ja älypuhelimia tallennettiin vihreää valaistusta, joka tuli lehdistä, varsista, juurista ja kukista.

He saavuttivat tämän vahingoittamatta uutta DNA:ta kantavan kasvin terveyttä.

Klikkaa tästä moduulin kokoa

Vaikka sienet eivät olekaan läheistä sukua kasveille, niiden valon säteilyn keskipisteenä on orgaaninen molekyyli, jota myös kasvit tarvitsevat soluseinien rakentamiseen.

Tämä molekyyli, jota kutsutaan kahvihapoksi, tuottaa valoa aineenvaihduntakierron kautta, johon osallistuu neljä entsyymiä.

Kaksi entsyymiä muuntaa kahvihapon luminesoivaksi esiasteeksi, jonka kolmas entsyymi hapettaa fotonin tuottamiseksi.

Viimeinen entsyymi muuntaa hapettuneen molekyylin takaisin kahvihapoksi aloittaakseen syklin uudelleen.

Kasveissa kahvihappo on ligniinin rakennusaine, joka auttaa antamaan mekaanista lujuutta soluseinille, ja se on osa kasvin biomassaa ja yksi maapallon runsaimmista uusiutuvista luonnonvaroista.

Kahvihappo on kasvien aineenvaihdunnan avainkomponenttina myös olennainen osa monia muita välttämättömiä yhdisteitä, jotka osallistuvat väreihin, tuoksuihin, antioksidantteihin ja niin edelleen.

Kahvihappo ei ole samankaltaisilta kuulostavista nimistä huolimatta sukua kofeiinille.

Kytkemällä valontuotannon tähän elintärkeään molekyyliin tiimi pystyi luomaan kasvin, joka voi paljastaa tutkijoille oivalluksia omasta koostaan.

Se voi paljastaa kasvien fysiologisen tilan ja niiden reaktiot ympäristöön.

Sienen DNA:ta sisältävät kasvit hehkuvat yhtäjaksoisesti koko elinkaarensa ajan, taimesta sukukypsyyteen – niiden ei tarvitse hankkia uusia kemikaaleja

”Hehkutus esimerkiksi lisääntyy dramaattisesti, kun lähelle asetetaan kypsää banaanin kuorta (joka emittoi etyleeniä)”, kirjoittavat tekijät.

VAROITUS

Kasvien nuoremmilla osilla on taipumus hehkua kirkkaimmin, ja kukat ovat erityisen kirkkaita.

Valon välkkyvät kuviot tai aallot ovat usein näkyvissä, mikä paljastaa kasveissa aktiivista käyttäytymistä, joka normaalisti olisi piilossa.

Tässä julkaistussa tutkimuksessa tekijät tukeutuivat tupakkakasveihin niiden yksinkertaisen genetiikan ja nopean kasvun vuoksi.

Planta-lehdessä sekä Arjun Khakharin ja kollegoiden tekemät tutkimukset ovat osoittaneet toteutettavuuden muille hehkuville kasveille, kuten periwinkle, petunia ja ruusu.

Jatkokehityksen myötä voidaan odottaa vieläkin kirkkaampia kasveja.

Uudet ominaisuudet voivat olla mahdollisia, kuten kirkkauden tai värin muuttaminen ihmisten ja ympäristön vaikutuksesta.

”Tämän elävän auran kautta voimme jopa saada uudenlaisen tietoisuuden kasveistamme, jotka jäljittelevät Avatarin inspiroivaa viehätystä”, kirjoittavat kirjoittajat.

Tutkimus on julkaistu Nature Biotechnology -lehdessä.

Jätä vastaus

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.