เซ็กซี่บาคาร่า ยีนพืชที่สำคัญใช้ทางอ้อมที่ไม่คาดคิดซึ่งอาจเพิ่มผลผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ

เซ็กซี่บาคาร่า เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักชีววิทยาเชื่อว่าเอนไซม์สำคัญในพืชมีหน้าที่เดียวคือผลิตกรดอะมิโน ซึ่งมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของพืชและจำเป็นต่ออาหารของมนุษย์ด้วยแต่สำหรับ Wellington Muchero, Meng Xie และเพื่อนร่วมงาน เอนไซม์นี้ทำมากกว่าที่โฆษณาไว้ พวกเขาได้ทำการทดลองหลายครั้งเกี่ยวกับต้นป็อปลาร์ซึ่งเผยให้เห็นการกลายพันธุ์อย่างต่อเนื่องใน

โครงสร้างของเอ็นไซม์ที่ดำรงชีวิตซึ่งไม่เคยรู้มาก่อนว่ามีอยู่จริง

การค้นพบของพวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงการศึกษาการทำงานของยีนในพืช และหากนำไปใช้ ก็สามารถบีบต้นป็อปลาร์ที่มีศักยภาพมากขึ้นเพื่อเป็นทรัพยากรหมุนเวียนสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ

“ในตอนแรก เราคิดว่ามันเป็นความผิดพลาด เพราะเอ็นไซม์ไม่จำเป็นต้องจับ DNA เพื่อทำหน้าที่ที่ทราบ” Muchero นักชีววิทยาจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ของ Department of Energy กล่าว “เราทำการทดลองซ้ำหลายครั้งและยังคงเห็นหลักฐานในข้อมูลที่ว่ายีนเดียวกันที่เกี่ยวข้องกับการสร้างกรดอะมิโนยังควบคุมการทำงานของยีนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตลิกนิน”

“กฎระเบียบนี้กำลังเกิดขึ้นในระดับที่สูงขึ้นในระบบชีวภาพโดยรวมของพืช” เขากล่าวเสริม

พวกเขาพบว่าต้นป็อปลาร์ที่มีการกลายพันธุ์บางอย่างสร้างลิกนินในระดับต่ำโดยไม่คาดคิดในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันและอายุของต้นไม้

ลิกนินเติมช่องว่างในผนังเซลล์พืชเพื่อให้มีความแข็งแรง Muchero และทีมของเขาศึกษาพันธุศาสตร์ของต้นป็อปลาร์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์นวัตกรรมพลังงานชีวภาพของห้องปฏิบัติการหรือ CBI เพื่อพัฒนาวิธีการปลูกพันธุ์ดัดแปลงที่มีปริมาณลิกนินต่ำ ลิกนินที่น้อยลงทำให้พืชสามารถย่อยสลายได้ง่ายขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตจากต้นป็อปลาร์สู่เชื้อเพลิงชีวภาพทางอุตสาหกรรม

จากการทำงานที่เป็นที่รู้จัก กลยุทธ์เดียวในการลดการผลิตลิกนินโดยใช้เอนไซม์ที่ผลิตกรดอะมิโนนี้ก็คือการชะลอกิจกรรมทางชีวภาพของลิกนิน

“วิธีการนั้นจะเป็นอันตรายถึงชีวิต” มูเซโรกล่าว “อันที่จริง มันเป็นสูตรที่ใช้ในสารกำจัดวัชพืชทั่วไป”

ขณะที่พวกเขาทำการวิจัยต่อไป นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นว่าเอนไซม์ที่ผลิตกรดอะมิโนเบี่ยงเบนไปจากการเดินทางที่คาดการณ์ไว้ผ่านเซลล์ของพืชเพื่อค้นหาคลอโรพลาสต์ซึ่งมีคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ดูดซับพลังงานจากแสงแดด ทำให้พืชมีสีเขียวและดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ การสังเคราะห์ด้วยแสง

ในทางกลับกัน งานของพวกเขาเผยให้เห็นสิ่งที่ไม่คาดคิด: ส่วนเพิ่มเติมของเอ็นไซม์ทำให้เอ็นไซม์เข้าสู่นิวเคลียส ซึ่งเป็นศูนย์สมองของเซลล์พืช และ “แสงจันทร์” เป็นตัวควบคุม DNA ที่มีผลผูกพันกับการแสดงออกของยีน

การค้นพบการเชื่อมต่อโดยตรงเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการปรับแต่งวิธีการผลิตลิกนินในต้นป็อปลาร์โดยไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการทางชีววิทยาอื่น ๆ ที่สามารถฆ่าพืชได้

“พฤติกรรมเฉพาะของเอนไซม์นี้แตกต่างกับภูมิปัญญาดั้งเดิมในชุมชนพืช” Muchero กล่าว “ในขณะที่เราไม่ทราบว่าฟังก์ชันใหม่นี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในต้นป็อปลาร์ แต่ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเอนไซม์นี้มีพฤติกรรมแบบเดียวกันในพืชชนิดอื่น”

ข้อมูลเชิงลึกใหม่นี้จะช่วยสนับสนุนพันธมิตรในอุตสาหกรรม ORNL GreenWood ResourcesและForage Genetics Internationalที่ได้รับใบอนุญาตเทคโนโลยียีนต้นป็อปลาร์สำหรับการใช้งานที่แยกจากกัน แต่แต่ละรายมีเป้าหมายร่วมกันในการเพาะพันธุ์พืชที่มีเนื้อหาลิกนินดัดแปลง

Jerry Tuskan ผู้อำนวยการ CBI ของ ORNL กล่าวว่า “การค้นพบครั้งนี้ทำให้ศูนย์นวัตกรรมพลังงานชีวภาพแห่งใหม่ออกแบบโรงงานได้อย่างมีเหตุมีผลด้วยลิกนินที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง

“ลิกนินดัดแปลงในพืชสามารถนำไปสู่การเพิ่มคุณค่าของลิกนินและการแทนที่ของปิโตรเลียมเป็นสารตั้งต้นสำหรับพลาสติก” เขากล่าวเสริม “วันหนึ่ง ขวดน้ำดื่มหรือของเล่นพลาสติกอาจมาจากต้นป็อปลาร์”

ทีมงานได้เผยแพร่ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสาร

The Plant Cell ผู้เขียนร่วมของบทความเรื่อง “การสังเคราะห์สารสังเคราะห์ 3-enolpyruvylshikimate 3-phosphate ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการถอดรหัสในPopulus ” รวมถึง Meng Xie ของ ORNL, Wellington Muchero, Anthony C. Bryan, Kelsey Yee, Timothy J. Tschaplinski, Raja S. Payyavula, Nancy Engle, Sara S. Jawdy, Lee E. Gunter, Olivia Thompson, Udaya Kalluri, Miguel Rodriguez, Kai Feng, Jin-Gui Chen และ Gerald A. Tuskan

ผู้บริโภคถูกชักนำให้ตัดสินใจเลือกโดยอาศัยสมการง่ายๆ สองสมการทั้งสองโดยอิงจากสมมติฐานที่ผิด ข้อแรกคือ “เก่าเท่ากับดี ใหม่เท่ากับแย่” ข้อที่สองคือ “ธรรมชาติเท่ากับดี เทียมเท่ากับไม่ดี” ความหลงใหลที่ไม่ลงตัวสำหรับการเกษตรแบบดั้งเดิมในหลายประเทศในยุโรปที่มีเป้าหมายเพื่อฟื้นฟูพันธุ์พืชเก่าที่ปลูกเมื่อหลายสิบปีหรือหลายศตวรรษก่อนนั้นไม่สามารถอธิบายได้ ยกเว้นด้วยวิสัยทัศน์ที่บิดเบี้ยวของระบบการเกษตร ผู้บริโภคควรตระหนักถึงบทบาทที่นวัตกรรมทางเทคโนโลยีในการเกษตรมีส่วนทำให้เกิดความอยู่ดีกินดีทางเศรษฐกิจและสังคม และรับทราบว่าความก้าวหน้าในการเกษตรช่วยให้เรารับมือกับความทุกข์ยากจากสภาพภูมิอากาศได้ดียิ่งขึ้น การพัฒนาทางเทคโนโลยีในด้านการเกษตรในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมาทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น การลดราคาผลิตภัณฑ์อาหารและการปรับปรุงคุณภาพอาหาร พวกเขาควรตระหนักด้วยว่าระบบการเกษตรเป็นระบบเทียมและไม่ใช่ระบบนิเวศตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงไม่เป็นไปตามกฎแห่งวิวัฒนาการทางธรรมชาติ แต่เป็นระบบการคัดเลือกเทียม สภาพแวดล้อมทางการเกษตรเปลี่ยนแปลงเร็วกว่าสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างมาก และพันธุ์ที่ปลูกต้องปรับให้เข้ากับสภาพการเติบโตใหม่และภัยคุกคามใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่อง ทำให้จำเป็นต้องเลือกพันธุ์ใหม่อย่างต่อเนื่อง สภาพแวดล้อมทางการเกษตรเปลี่ยนแปลงเร็วกว่าสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างมาก และพันธุ์ที่ปลูกต้องปรับให้เข้ากับสภาพการเติบโตใหม่และภัยคุกคามใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่อง ทำให้จำเป็นต้องเลือกพันธุ์ใหม่อย่างต่อเนื่อง สภาพแวดล้อมทางการเกษตรเปลี่ยนแปลงเร็วกว่าสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างมาก และพันธุ์ที่ปลูกต้องปรับให้เข้ากับสภาพการเติบโตใหม่และภัยคุกคามใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่อง ทำให้จำเป็นต้องเลือกพันธุ์ใหม่อย่างต่อเนื่อง เซ็กซี่บาคาร่า