Lämmastikoksiidide fikseerimine teraviljasaadustes liigub sammu lähemale

Anonim

Suurbritannia-Hiina uurimisrühm on avastanud uue meetodi lämmastikoksiidide fikseerimiseks, mis viib meid sammu lähemale, et realiseerida oma lämmastiku fikseerimise eesmärkide väljatöötamine.

Üheks oluliseks teguriks, mis piirab põllukultuuride kasvu, on lämmastiku olemasolu, kuid ainult bakterid ja muud ühekaelalised mikroobid, mida kutsutakse arheaks, võivad õhust lämmastikku eemaldada ja fikseerida taimedele. Nende mikroobide poolt läbi viidud protsess on tuntud kui bioloogiline lämmastiku fikseerimine.

Kaunviljad saavad lämmastikku sümbiootilistest lämmastikku fikseerivatest bakteritest, kuid teraviljakultuurid, sh nisu ja maisi, tuginevad fikseeritud lämmastiku olemasolule pinnases. Paljudel juhtudel on keemiliste väetiste lisamine ainus viis, kuidas tagada põllukultuuride piisav lämmastik, et tagada hea saak.

Lämmastikväetiste kasutamine vabastab dilämmastikoksiidi, kasvuhoonegaasi, mis on 300 korda võimsam kui süsinikdioksiid. Loodame oma lämmastiku fikseerimiseks oma mahepõllunduse abil vähendada lämmastikväetiste kasutamist, vähendades seeläbi nende mõju keskkonnale. Ka selline murda võib põhjustada teravilja tootlikkuse ülemaailmset mõju.

Selles raamatus on uurimisrühmal olnud võimalik genereerida lämmastiku fikseerimist, kasutades uut strateegiat, mis lihtsustab mitmete geenide projekteerimise protsessi, et tagada nende väljundi tasakaalustamine nende uuele peremehele. Lämmastiku fikseerimine on keerukas ja delikaatne protsess, mis nõuab arvukate põhikomponentide tasakaalu. Seni on nende koostisosade õige tasakaalu saavutamine teraviljakultuuride lämmastiku fikseerimise teema peamine väljakutse.

Uus meetod töötab, korraldades suurt hulka geene, mis on lämmastiku fikseerimiseks vajalikud väiksemateks "hiiglaslike geenide" arvuks. Seejärel ekspresseeritakse neid peremeesrakus kui tohutuid valke, mida tuntakse kui "polüproteiinid" ja mis seejärel lõigatakse spetsiifilise proteaasi ensüümiga, et vabastada individuaalsed lämmastiku fikseerimise komponendid. Selle meetodi üheks uuenduslikuks osaks on see, kuidas rühm identifitseeris iga vajaliku komponendi koguse ja seejärel rühmitati need kokku. See samm tagab õige tasakaal.

John Innes Centre'i molekulaarbioloogiameti professor Ray Dixon ütles: "See on tõeliselt põnev areng sünteetilise bioloogia jaoks, sest see lähendab teraviljas lämmastiku fikseerimise tehnoloogiat."

Pekingi ülikooli koostööpartner John Innesi keskuse meeskond ütleb, et see põnev meetod on kasulik keerukate süsteemide transformeerimiseks prokarüootidest, näiteks bakteritest eukarüootsetesse hostidesse, näiteks taimedesse.

Professor Dixon jätkab: "Tulevikus võib seda meetodit rakendada ka taimede tehnoloogiliste ainevahetusradade puhul, et toota seenevastaseid ja antibakteriaalseid sekundaarseid metaboliite, mis tagavad resistentsuse patogeenide suhtes."

Päevikus PNAS ilmunud uuringu peamised järeldused on järgmised:

  • RNA viirustest tuletatud posttranslatsiooniline valgu-splaissingstrateegia kasutati, et minimaalselt klassifitseerida lämmastikku sisaldava klassikalise nitrogeenisüsteemi geenumbrid, et optimeerida lämmastiku fikseerimise (nif) geeniekspressiooni stöhhiomeetria
  • geenid rühmitati koos nende ekspressioonitasemete ja nende valgusisalduse tolerantsi alusel C-terminaalse "sabana", mis jääb pärast TEVp proteaasi lõhustamist
  • pärast katse-regroup-tsüklite mitu vooru selektiivselt ühendati 14 olulist geeni 5 gigandi geeni, mis võimaldavad kasvu dinitrogeenis
menu
menu