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      關(guān)鍵植物基因采取意外繞行可以提高生物燃料產(chǎn)量
      
			
      
				2019-04-16 09:43:38
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      幾十年來，生物學(xué)家認(rèn)為植物中的一種關(guān)鍵酶具有一種功能產(chǎn)生的氨基酸，這對(duì)于植物的存活至關(guān)重要，對(duì)人類飲食也是必不可少的。
      

      關(guān)鍵植物基因采取意外繞行可以提高生物燃料產(chǎn)量
      

      但對(duì)于Wellington Muchero，Meng Xie和他們的同事來說，這種酶的作用不僅僅是廣告。他們對(duì)楊樹植物進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)始終揭示了以前不存在的維持生命的酶結(jié)構(gòu)中的突變。
      

      他們的發(fā)現(xiàn)可能改變植物基因功能研究的進(jìn)程，如果應(yīng)用，它可以從楊樹中擠出更多的潛力，作為制造生物燃料和生物產(chǎn)品的可再生資源。
      

      “起初，我們認(rèn)為這是一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)槊覆恍枰Y(jié)合DNA來發(fā)揮其已知功能，”能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的生物學(xué)家Muchero說。“我們多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并不斷在數(shù)據(jù)中看到證據(jù)表明，制造氨基酸所涉及的同一基因也調(diào)節(jié)了生產(chǎn)木質(zhì)素所涉及的基因的功能。”
      

      “這項(xiàng)規(guī)定在工廠的整個(gè)生物系統(tǒng)中發(fā)生了更高的水平，”他補(bǔ)充說。
      

      他們發(fā)現(xiàn)具有某些突變的楊樹植物在不同的環(huán)境和樹齡下產(chǎn)生了意想不到的低水平木質(zhì)素。
      

      木質(zhì)素填充植物細(xì)胞壁中的空間以提供堅(jiān)固性。Muchero和他的團(tuán)隊(duì)研究楊樹的遺傳學(xué)，作為實(shí)驗(yàn)室生物能源創(chuàng)新中心(CBI)的一部分，開發(fā)種植低木質(zhì)素含量的改良品種的方法。在工業(yè)楊樹到生物燃料的過程中，較少的木質(zhì)素使植物更容易分解。
      

      基于其已知的功能，使用這種產(chǎn)生氨基酸的酶減少木質(zhì)素產(chǎn)生的唯一策略是減慢其生物活性。
      

      “這種做法將是致命的，”Muchero說。“事實(shí)上，它是普通除草劑中使用的配方。”
      

      當(dāng)他們繼續(xù)他們的研究時(shí)，科學(xué)家們注意到這種產(chǎn)生氨基酸的酶偏離了它預(yù)期的通過植物細(xì)胞尋找葉綠體的過程，這種葉綠體含有葉綠素，這種分子從陽光中吸收能量，賦予植物綠色并捕獲二氧化碳。光合作用。
      

      相反，他們的工作揭示了一些意想不到的東西：酶的額外部分允許酶進(jìn)入細(xì)胞核，這是植物細(xì)胞的大腦中心，而“月光”則是基因表達(dá)的DNA結(jié)合調(diào)節(jié)因子。
      

      發(fā)現(xiàn)直接連接為調(diào)整楊木中木質(zhì)素的生成方式提供了新的機(jī)會(huì)，同時(shí)不會(huì)影響可能殺死植物的其他生物過程。
      

      “這種酶的獨(dú)特行為與植物群落中的傳統(tǒng)智慧形成鮮明對(duì)比，”Muchero說。“雖然我們不知道這種新功能是如何在楊樹中產(chǎn)生的，但我們現(xiàn)在知道這種酶在其他植物物種中表現(xiàn)出相同的行為。”
      

      這些新的見解將有助于支持ORNL行業(yè)合作伙伴GreenWood Resources和Forage Genetics International，他們已將楊樹基因技術(shù)授權(quán)用于單獨(dú)的應(yīng)用，但每個(gè)人的共同目標(biāo)是培育具有改良木質(zhì)素含量的植物。
      

      “這一發(fā)現(xiàn)使新的生物能源創(chuàng)新中心能夠合理地設(shè)計(jì)木質(zhì)素增加或減少的植物，”ORNL的CBI主任Jerry Tuskan說。
      

      “植物中的改性木質(zhì)素可以導(dǎo)致木質(zhì)素的增值和石油作為塑料前體的置換，”他補(bǔ)充說。“有一天，飲用瓶或塑料玩具可能來自楊樹植物。”
      

      該團(tuán)隊(duì)在植物細(xì)胞雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
      
			

			
        
      
			
      
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