понеделник, септември 21, 2020

Инженери сътвориха великолепни светещи растения

Те излъчват ярка блестяща светлина през целия си жизнен цикъл

Учените генетично са проектирали растение с не просто лек блясък, а самоподдържащо се сияние. То трае през продължителността на цялото му съществуване.

Светещата оранжерия на мечтите ни

Това е спиращо дъха подобрение на предишните светещи видове. Сега ефекта е по-ярък от предишните генетично проектирани тютюневи растения. Вече не е необходимо да се подхранват с химикали, за да поддържат луминесценцията. Продължителността на сиянието е много по-дълго. То се произвежда с помощта на растителна нанобионика.

Градина в стил Аватар

Всички веднага се сещаме за спиращата дъха, нощна градина във филма Аватар. Подобна иновация би могла да ни помогне да намалим зависимостта ни от електрическо осветление в бъдещето. Светещата зеленина също може да ни подкрепи в разбирането на самите растения. Как работи техният метаболизъм и реакциите им на заобикалящата ги среда.

За разлика от предишните генетично проектирани светещи растения, които са използвали био луминесцентни бактерии или преработено ДНК, тези са проектирани с помощта на определен вид светещи гъби. Кафеената киселина, която е отговорна за луминесценцията при някои гъбички, беше характеризирана и изолирана. Светлинното излъчване се отчита в растения с Nicotiana tabacum и Nicotiana benthamiana без добавяне на екзогенен субстрат. Това става след инжектиране на гъбични био луминесцентни гени в растителния ядрен геном.

Постижения в миналото

Още през 2018 г. екип от изследователи обогатиха науката за биосинтеза на гъбичния луциферин и съединенията, които произвеждат сияние. Те са открили, че вид гъби синтезират луциферин от съединение, наречено кафеена киселина, обработено от четири ензима. Два от тях работят за превръщането й в луминесцентно явление. Трети ензим я окислява за получаване на фотон. След това четвъртият ензим преобразува молекулата обратно в кафеена киселина, която може да се рециклира чрез същия процес.

Този вид киселина няма връзка с кофеина. Тя се намира във всички растения и е ключова за биосинтезата на лигнин. Това е дървесния полимер, който придава на стените на растителните клетки здравина. Учените са стигнали до извода, че е възможно генетично подобрените растения да пренасочат част от тяхната кафеена киселина към биосинтеза на луциферин, както е при биолуминесцентните гъби.

Изследователите са снабдили тютюневите си растения с четирите гъбични гена, свързани с биолуминесценцията, и внимателно са ги култивирали. Резултатите са светещи стръкчета. Тяхното сияние е видимо с просто око от момента на разсаждане до зрелостта на растението. Това не се отразява на здравето и вида по никакъв начин. Времето на цъфтеж и покълването на семената не се различават от дивия тип тютюн в оранжерията, с изключение на 12% увеличение на средната височина на растенията. Това означава, че кафеената киселина не е токсична за растенията и не има налага никакви ограничения или вреди.

По-младите части са светели най-ярко от всички останали. Те са произвеждали около милиард фотона в минута. Това не е достатъчно за четене, но е задоволително, за да е достатъчно видимо.

Яркостта е била около 10 пъти по-ярка от другите генетично разработени светещи растения. Преди време учените са създали подобен вид използвайки техника, наречена растителна нанобионика. Благодарение на нея са произвели сияние от около трилион фотона, но то е продължавало само 3,5 часа.

Този нов дългосрочен самоподдържащ се блясък, може да действа като показател за това, как растенията реагират на външната среда. Когато поставят наблизо бананова обелка, те ще светят по-ярко в отговор на излъчения етилен.

Наблюдаваното трептене и вълни на светлината, произлизат от вътрешни метаболитни процеси, които обикновено са скрити. Предполага се, че това изследване може да бъде интересен начин за овладяване здравето на растителните видове. Чрез автономното излъчване на светлина, могат да се наблюдават динамичните процеси, включително развитието и патогенезата. Това са реакции на условията на околната среда и ефектите от химическо третиране.

Междувременно екипът работи за разширяване на изследванията. В бъдеще ще можем да се радваме на генетично модифицирани популярни цъфтящи растения като петунии и рози. Изследователите обещават да създадат още по-ярък блясък и различни нюанси.

Стремежите отиват много по-далече. Макар че кафеената киселина не е типична за животните, автономната луминесценция може да бъде активирана и при тях.

Източник: Smartnews.bg

Подобни публикации

Коментарите са затворени.

Този уебсайт използва бисквитки за да подобри вашето пребиваване на него. Приемам Научете повече