گیاهان هورمون بیش از حد و افزایش سرعت آنها می تواند به بهبود عرضه مواد غذایی

بین محصول آسیب های ناشی از تغییر آب و هوا و افزایش جمعیت جهانی و تغذیه تقاضا آن است که روشن جهان نیاز به تولید مواد غذایی بیشتر در آینده است. محققان به مدت طولانی مورد مطالعه راه هایی برای کمک به گیاهان مقاومت در برابر محیط زیست عوامل استرس زا مانند آفات و خشکسالی هر دو از طریق متعارف پرورش و اصلاح ژنتیکی. اما بسیاری از سوالات هنوز در مورد چگونه, کاملا, گیاهان ارتباط برقرار کردن با محیط زیست خود را و چگونه دانشمندان ممکن است قادر به تغییر این فرآیندها به کمک آنها وفق دهند.

محققان در موسسه شبکه زیست شناسی در آلمان و همکاران خود را ممکن است در بر داشت یک راه برای کمک به. در اوایل ماه جولای آنها یک مطالعه منتشر شده در طبیعت نشان می دهد که گیاهان برقراری ارتباط با محیط زیست در بیشتر روش های پیچیده تر از آنچه قبلا تصور. این تحقیقات نشان داد که پردازش اطلاعات شبکه رانده شده توسط هورمون در یک سرده از گیاهان است که توسط بیش از 2000 پروتئین تعاملات صدها که تا به حال کشف شده است قبل از. “ما در حال رفتن به نیاز به یک دومین انقلاب سبز می گوید:” شلی Lumba یک گیاه و زیست شناس در دانشگاه تورنتو بود که نه درگیر در مطالعه است. “این امر می تواند منجر به آزمون.”

بر خلاف حیوانات که کامل ترین و توسعه خود را در دوران جنینی گیاهان باقی می ماند نسبتا انعطاف پذیر در سراسر زندگی خود را. حسی پروتئین تشخیص تغییر شرایط محیطی و سپس با استفاده از هورمون به علت آن به تغییر رفتار و یا فیزیولوژی درآمده است. بسیاری از مسیرهای به خوبی درک کرد: هورمون ABA به عنوان مثال می گوید گیاهان برای بستن خلل و فرج خود را و صرفه جویی در مصرف آب در دوران خشکسالی با کارگردانی یک سری از پروتئینهای خاص را به انجام عملکردهای سلولی.

انعطاف پذیری از این هورمون شبکه این است که دقیقا آنچه آنها ساخته شده است بسیار دشوار به نظر ژنتیکی تغییر دهید و یا مهندس برای مقابله با تغییر آب و هوای, با این حال. اکثر محصولات اصلاح شده ژنتیکی است که در بازار ساخته شده با اضافه کردن یک ژن از باکتری به گیاه ژنوم—اجازه می دهد آن را به مقاومت در برابر علف کش یا حشره کش ، و اگر چه جایگزین دستکاری پروتئین نسبتا آسان است با ژنوم تکنیک های ویرایش “شما معمولا ظروف سرباز یا مسافر تا گیاهان می گوید:” Eilon شانی, یک گیاه و زیست شناس در دانشگاه تل آویو.

برای ایجاد محصولات که مقاومت در برابر عوامل استرس زا محیط زیست محققان با تکیه بر متعارف تکنیک های پرورش با استفاده از تنوع ژنتیکی وجود دارد که به طور طبیعی در میان آنها است. آنها انجام داده اند تا به توسعه ارقام گندم است که تولید سطح بالایی از آبا مثلا. که نوع پرورش تبدیل شده است به طور فزاینده ای دشوار در سال های اخیر می گوید: Matthew هادسون یک محصول دانشمند در دانشگاه ایلینویز در Urbana-Champaign. برای یک چیز, بسیاری از کشورها آغاز کرده اند ممنوعیت صادرات دانه که خواص مفید به منظور حفاظت از آنها به عنوان منابع طبیعی.

فن آوری های جدید از جمله CRISPR/Cas9 ویرایش ژنوم را می توانید اصلاح ژنتیکی نسبتا سر راست است. دانشمندان امیدوار به نیشگون گرفتن و کشیدن ژن گیاهی ابتدا باید بدانید دنبال چه چیزی هستند اما. با تمرکز بر روی سیستم به جای فردی ژن می تواند اثبات مفید. برای فعال کردن دفاع خود را در برابر حشرات برای مثال گیاهان ممکن است مجبور به تعطیل کردن یکی دیگر از هورمون مسیر مانند رشد و یا حفاظت از آب.

“وجود دارد مقدار زیادی از تجارت آف که در حال اساسی به فیزیولوژی گیاهی و ما می دانیم آنها وجود دارد اما آنها مشخص در یک کمی راه” هادسون می گوید. تحقیقات مانند طبیعت مطالعه او می گوید می تواند به دانشمندان کمک کند توسعه مدل های محاسباتی که نشان می دهد که چگونه به درک و نیشگون گرفتن و کشیدن مسیر از طریق مهندسی ژنتیک. “این واضح است که نسل بعدی از تحقیقات” هادسون می گوید.

ساخت گیاهان بیشتر انعطاف پذیر ممکن است مهم تر از دادن آنها به صفات خاص. “هورمون ها اجازه پاسخ را به جای” Lumba می گوید. “آنها در حال آموزش; آنها اجازه می دهد محیط زیست تحریک به خواندن.”

Lumba تحصیل هورمون مکانیسم است که به کمک برخی از گیاهان به سرعت تکثیر شوند مناطق با خاک یکسان با آتش سوزی جنگل ها. هنگامی که این “آتش پیروان” حس شیمیایی ساطع شده از مواد سوخته آنها انتشار یک هورمون به نام اکسین که جرقه زني. با این حال چون همه شناخته شده گیاهان حاوی اکسین و همچنین دود-سنجش پروتئین های آن باقی مانده است و مشخص نیست که چرا بسیاری از آنها نه در واقع پاسخ دهند. نقشه برداری از گسترده مسیرهای بین سنسور و پاسخ او می گوید: می تواند یک گام به سوی کمک به بازگرداندن اکوسیستم پس از آتش.

ایجاد محصولات که به سرعت انطباق با محیط خود را ادامه خواهد داد به یک تلاش است. بسیاری از کارخانه محققان مطالعه سیگنالینگ ساز و متمرکز در آرابيدوپسيس یک سرده از گلدهی گیاهان مربوط به کلم و خردل. یک آزمایشگاه مدل آرابيدوپسيس شده است بسیار به خوبی مشخص می شود. آشکار کل شبکه از پروتئین تعاملات در محصولات کشاورزی مانند ذرت یا برنج هادسون می گوید: سال را میلیون ها دلار.

اگر چه محققان مشغول به کار در اصلاح ژنتیکی گیاهان زراعی است که مقاومت در برابر خشکسالی و یا دیگر عوامل استرس زا هیچ یک از این تغییرات به نزدیک بودن به صورت تجاری در دسترس است. “ما تراریخته صفات ما می توانید در بالا [از مرسوم پرورش گیاهان] اما ما واقعا نمی مهندسي ظریف چیزهایی است که گیاهان زنده به محصولات” هادسون می گوید. گروه خود و دیگران در دانشگاه ایلینوی در حال کار بر روی توسعه الگوریتمهای کامپیوتری برای پیش بینی تغییر خاصی ژن از طریق مهندسی را تحت تاثیر قرار رشد گياه. به صورت آهسته در حال رشد موجودات—از جمله درختان گردو که در معرض خطر هستند از یک قارچ انگلی—این سیستم می تواند صرفه جویی در بسیاری از سال ها از تماشای و انتظار.

مزیت همان درست است برای noncrop گیاهان. Bingru هوانگ یک گیاه و زیست شناس در دانشگاه راتگرز است اصلاح شده ژنتیکی هورمون مسیرهای سیگنالینگ در چمن مورد استفاده برای گلف-دوره چمن و برنامه های کاربردی دیگر. افزایش مقدار هورمون به نام cytokinins و ساخت گیاهان حساسیت بیشتری نسبت به خود تغییر سطح او یافت می شود, ساخته شده از علف مقاوم در برابر گرما و شور خاک. هوانگ می گوید عملی مهندسی ژنتیک از هورمون مسیرهای دشوار خواهد بود اما. “هنگامی که شما تغییر یک هورمون دیگران تغییر” او می افزاید.

در نهایت بدانند راه های گیاهان برقراری ارتباط با محیط اطراف خود و انطباق با محیط های خشن می تواند برای تامین مواد غذایی. “ما فکر نمی کنم ما باهوش تر از طبیعت و دقیق تر از گیاهان” شانی می گوید. “اما ما ممکن است کمک گیاهان انطباق سریع تر از انتظار یکی دیگر از میلیون سال تکامل به انجام کار خود را دوباره.”

tinyurlis.gdu.nuclck.ruulvis.net