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      合成遺傳回路可以幫助植物適應氣候變化的壓力

      發布時間:2023-05-08 20:40:28 編輯: 來源:

      導讀 全球糧食生產正日益受到氣候變化影響的威脅。隨著洪水、干旱和極端熱浪變得越來越普遍,作物需要能夠比以往更快地適應。斯坦福大學的研究人

      全球糧食生產正日益受到氣候變化影響的威脅。隨著洪水、干旱和極端熱浪變得越來越普遍,作物需要能夠比以往更快地適應。

      斯坦福大學的研究人員正在研究如何操縱植物的生物過程,以幫助它們在各種條件下更高效地生長。生物工程助理教授詹妮弗·布羅菲(Jennifer Brophy)和她的同事設計了一系列合成遺傳回路,使他們能夠控制不同植物細胞做出的決定。

      在最近發表在《科學》雜志上的一篇論文中,他們使用這些工具來種植根結構改良的植物。他們的工作是設計能夠更好地從土壤中收集水和養分的作物的第一步,并為設計,測試和改進用于其他植物應用的合成遺傳回路提供了框架。

      “我們的合成遺傳回路將使我們能夠建立特定的根系或非常特定的葉子結構,以了解對于我們知道即將到來的具有挑戰性的環境條件而言,什么是最佳的,”布羅菲說。“我們正在使工廠的工程設計更加精確。

      工廠的編程代碼

      目前的轉基因作物品種使用相對簡單,不精確的系統,導致其所有細胞表達抵抗除草劑或害蟲所必需的基因。為了實現對植物行為的精細控制,布羅菲和她的同事構建了合成DNA,其工作方式類似于計算機代碼,邏輯門指導決策過程。在這種情況下,他們使用這些邏輯門來指定哪些類型的細胞表達某些基因,允許他們調整根系中的分支數量,而無需改變植物的其余部分。

      植物根系的深度和形狀會影響它從土壤中吸收不同資源的效率。例如,具有許多分支的淺根系更擅長吸收磷(留在表面附近),而在底部分支的較深根系更擅長收集水和氮。利用這些合成遺傳回路,研究人員可以種植和測試各種根系設計,以創造不同情況下最有效的作物?;蛘?,在未來,他們可以賦予植物優化自我的能力。


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