수년간의 실험 후 과학자들은 Thale Cress를 설계했습니다.Arabidopsis thaliana, 즙이 많고 물 사용 효율성, 염분 내성을 향상시키고 가뭄의 영향을 줄이는 것과 같은 행동을합니다. 이 작은 개화 슬롯에 고안된 조직 다 다육질 공학 방법은 다른 슬롯에서 사용 하여이 접근법을 식품 및 바이오 에너지 작물로 옮기는 목표로 가뭄과 염분 내성을 향상시킬 수 있습니다..
“물 창출 조직은 장시간의 가뭄에서 살아남을 수있는 슬롯에서 가장 성공적인 적응 중 하나입니다.이 해부학 적 특성은 전 세계 온도가 상승함에 따라 21 세기의 가뭄 사건의 규모와 기간을 증가시킬 때 더욱 중요해질 것입니다. Plant Journal에 출판 된 슬롯 조직 다육질에 관한 논문.
작품은 Cushman의 다른 프로젝트와 결합 될 것입니다. 공학 물 보존 광합성 모드 인 CAM (Crassulacean Acid Metabolism)이라는 또 다른 특성을 공장에 적용하여 물 사용 효율성을 슬롯킬 수 있습니다.
“두 가지 적응은 손을 잡고있다”고 대학의 생명 공학 및 천연 자원 대학의 Cushman은 말했다. “우리의 전반적인 목표는 캠을 설계하는 것이지만,이를 효율적으로 수행하기 위해서는 밤에 슬롯에 축적되는 말산산을 저장하기 위해 더 큰 세포가있는 잎 해부학을 설계해야했습니다. 추가 보너스는 가뭄을 극복하고 슬롯이 찍은 소금 및 기타 이온을 희석하기 위해 물을 저장하는 데 도움이된다는 것이 추가되었습니다. ".
슬롯이 이산화탄소를 차지하면 잎의 모공 (Stomata)이라고 불리는 모공을 통해 가져갑니다. 그들은 기공을 열어 이산화탄소가 들어가서 설탕과 지구상의 대부분의 생명을 지원하는 다른 모든 화합물에 고정됩니다.
Cushman의 과학자 팀은 유전자 수정을 만들었습니다a. 탈리아나세포 크기가 증가하여 잎 두께가 증가한 더 큰 슬롯, 더 많은 수 저장 용량, 및 개방형 구내 구멍이 점점 줄어들어 잎의 과발현으로 인해 잎으로부터의 수 손실을 제한하여vv과학자들에게 CEB1. 유전자는 와인 포도에서 베리 발달의 세포 확장 단계에 관여합니다.
결과 슬롯 다육질은 두 가지 목적을 제공합니다.
“더 큰 세포는 밤에 말 레이트를 저장하기 위해 더 큰 액포를 가지고 있으며, 이는 폐쇄 된 구내 모공 뒤에있는 Rubisco 효소 작용이라고 불리는 이산화탄소 방출 및 재 균형의 탄소 공급원 역할을하며, 이로 인해 포토 영역과 물 손실이 제한되어있다”고 Cushman은 말했다. “즙이 많은 슬롯은 Malate의 데카르 복실화에서 낮에 방출되는 이산화탄소를 갇혀 Rubisco에 의해보다 효율적으로 수정 될 수 있습니다..
VVCEB1 유전자 과발현의 주요 이점 중 하나는 전체 공장 순간 및 통합 수용 효율의 관찰 된 개선으로 각각 2.6 배 및 2.3 배 증가했습니다. 물 사용 효율은 슬롯에 의한 증산 또는 물 손실 속도로 생성 된 탄소 고정 또는 바이오 매스의 비율입니다.
“우리는 여러 후보 유전자를 시도했지만이 놀라운 표현형 만을 관찰했습니다.vv100925_101121
Arabidopsis thaliana슬롯의 성장 및 개발 과정 연구를위한 강력한 모델입니다.
엔지니어링 된 조직 다육 슬롯은 물 사용 효율, 가뭄 회피 또는 감쇠, 염분 내성 및 CAM의 성능을 최적화하기위한 효과적인 전략을 제공 할 것으로 예상됩니다.
캠 슬롯은 매우 똑똑하며, 하루 종일 기공을 닫고 밤에 단지 증발산이 낮고 태양이 빛나지 않기 때문에 밤에 만 열어줍니다. CAM의 중요성은 물을 보존하는 독특한 능력에서 발견됩니다.
“본질적으로 캠 슬롯은 5 ~ 6 배 더 많은 물 사용 효율이 있지만 대부분의 슬롯은 매우 비효율적입니다.”라고 그는 말했다. “CAM 및 두꺼운 큐티클과 같은 다른 적응 형 특성과 관련된 조직 다 다육질은 잎에 부딪 치는 빛의 일부를 반사하여 낮에는 잎 가열을 줄일 수 있음을 의미합니다. 많은 사막으로 가득한 캠 슬롯은 또한 높은 온도를 견딜 수있는 능력이 더 큽니다.”.
농업 제품에 대한 수요가 증가 할 것으로 예상되는 인구 증가를 위해 70% 증가 할 것으로 예상되는 Cushman과 그의 팀은 잠재적 인 미래 식품 및 바이오 에너지 부족을 해결하기 위해 이러한 생명 슬롯 솔루션을 추구하고 있습니다.
“우리는 티슈 다 다초와 CAM 엔지니어링을 농작물 슬롯로 옮길 계획입니다.이 현재 작업은 개념 증명입니다.”Cushman은 말했습니다.
작품은 게놈 과학 프로그램 에너지 부서, 과학 사무국에서 자금을 지원했습니다.
이 기사의 연구팀이자 공동 저자는 한국 Kangwon National University의 응용 공장 과학과 Don Lim; Jesse Mayer, Thermo Fisher Scientific, Carlsbad, California;
기사 :“슬롯 조직 다육질 엔지니어링 엔지니어링은 물 사용 효율, 수분 결핍 스트레스 감쇠 및 염분 내성을 향상시킵니다Arabidopsis” 안에The Plant Journal, Wiley Online Library를 통해 제공됩니다.
