הנדסת קיבוע חנקן בגידולי דגנים מתקרב צעד אחד קדימה

איך להחליף שקע חשמלי רגיל לשקע גוויס משולש (יוני 2019).

Anonim

דרך חדשה של קיבוע חנקן הנדסי התגלה על ידי צוות המחקר של בריטניה-סין, והביא אותנו צעד אחד קרוב יותר למימוש המטרה של הנדסה מגוון של גידולים כדי לתקן חנקן שלהם.

אחד הגורמים העיקריים להגבלת גידול היבול הוא הזמינות של חנקן, אבל רק חיידקים אחרים חיידקים תא בודד שנקרא araea יכול לקחת חנקן מן האוויר ולתקן אותו לצורה שיכולה לשמש את הצמחים. התהליך שבוצע על ידי חיידקים אלה ידוע קיבוע חנקן ביולוגי.

קטניות לקבל חנקן מפני חיידקים לתקן חיידקים סימביוטית, אבל גידולי דגנים כולל חיטה תירס, להסתמך על הזמינות של חנקן קבוע בקרקע. במקרים רבים תוספת של דשנים כימיים היא הדרך היחידה לספק יבולים עם מספיק חנקן כדי להבטיח יבול טוב.

השימוש בדשנים חנקן משחרר תחמוצות חנקן, גז חממה אשר 300 פעמים יותר חזק מאשר פחמן דו חמצני. על ידי גידולים הנדסיים כדי לתקן את החנקן שלהם, אנו מקווים לצמצם את השימוש בדשנים חנקן, ובכך להקל על השפעתם על הסביבה. הפסקה כמו זה יכול להיות גם השלכות ברחבי העולם על תפוקת היבול דגני בוקר.

במאמר זה, צוות המחקר הצליח להנדס קיבוע חנקן על ידי העסקת אסטרטגיה חדשה, אשר מפשט את תהליך ההנדסה גנים מרובים כדי לוודא את הביטוי שלהם מאוזן המארח החדש שלהם. קיבוע חנקן הוא תהליך מורכב ועדין הדורש איזון של מרכיבים מרכזיים רבים. עד כה, השגת האיזון הנכון של רכיבים אלה כבר אתגר גדול להנדסה של קיבוע חנקן בגידולי דגני בוקר.

השיטה החדשה פועלת על ידי ארגון מספר רב של גנים הדרושים לקיבוע חנקן למספר קטן יותר של "גנים ענקיים". אלה באים לידי ביטוי בתא המארח כמו חלבונים ענקיים המכונה "פוליפרוטינים" אשר נחתכים לאחר מכן על ידי אנזים מסוים פרוטאז לשחרר את הפרט קיבוע חנקן רכיבים. חלק חדשני של שיטה זו הוא איך הקבוצה זיהתה את הסכום של כל רכיב נדרש, ולאחר מכן קיבוץ אלה יחד. צעד זה מבטיח כי האיזון הנכון מיוצר.

פרופ 'ריי דיקסון, מנהל המחקר במיקרוביולוגיה מולקולרית במרכז ג'ון אינס, אמר: "זוהי התפתחות מרגשת עבור הביולוגיה הסינתטית, משום שהיא מקרבת את המטרה של קיבוע חנקן בהנדסת דגנים".

אוניברסיטת Peking שיתופית - צוות ג'ון אינס מרכז אומר כי שיטה זו מרגש יהיה שימושי להפיכת מערכות מורכבות מ prokaryotes כגון חיידקים המארחים eukaryotic כגון צמחים.

פרופ 'דיקסון ממשיך, "בעתיד שיטה זו עשויה להיות מיושמת גם על מסלולים מטבוליים הנדסה בצמחים לייצר מטבוליטים משניים אנטי פטרייתי ו אנטיבקטריאלי המספקים התנגדות פתוגנים."

הממצאים העיקריים של המחקר אשר הופיעו בכתב העת PNAS כוללים:

  • אסטרטגית חלבון שלאחר translicing שחבור נגזר וירוסים RNA נוצל כדי למזער את מספר הגנים של מערכת nitrogenase קלאסי כדי לייעל את stoichiometry של קיבוע חנקן (ניף) ביטוי גנים
  • גנים היו מקובצים יחד על בסיס רמות הביטוי שלהם סובלנות של מוצרים חלבון שלהם "זנב" מסוף C כי נשאר לאחר מחשוף פרוטאז TEVP
  • לאחר מספר סיבובים של מחזורי בדיקה מחדש של 14 גנים חיוניים הורכבו באופן סלקטיבי ל -5 גנים ענקיים המאפשרים צמיחה על דיניטרוגן
menu
menu