(последние 10 )
2021-10-13
2021-10-13
2021-10-13
2021-10-13
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05 |
|
|
новость в темах: • ЗЕМЛЯ • Биосфера • ТЕОРИЯ и ПРАКТИКА • Технологии и материалы • Международные с РФ
2020-04-28 (№ 21)
Стабильно и интенсивно светящиеся в темноте растения
Локализация происходящего и источник в СМИ:
Россия, Москва. Порталы Индикатор и Вести
Международная команда ученых создала растения, свечение которых видно невооруженным глазом. Они в десять раз ярче разработанных ранее аналогов. Разработчики планируют в скором времени начать продавать такие декоративные растения. О своей работе поддержанные грантом Российского научного фонда исследователи рассказали в журнале Nature Biotechnology.
«Ранее мы заметили, что в метаболизме биолюминесцентных грибов и обычных растений есть много общего, и решили попробовать перенести необходимую для свечения ДНК из грибов в растения. Нам удалось это сделать, и теперь мы впервые получили растения, который выдают устойчивый и яркий биолюминесцентный свет, — говорит один из исследователей, руководитель отдела биомолекулярной химии в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН Илья Ямпольский.
Такие светящиеся растения — не просто декоративное украшение. Это внутреннее свечение удобно использовать для наблюдения за внутренними процессами в растениях. В отличие от других широко используемых типов биолюминесценции, для поддержания стабильного свечения с помощью нового подхода не требуется никаких химических реагентов. Растения с грибной ДНК способны излучать свет непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, с момента прорастания и до цветения.
По словам исследователей, растения способны создавать более миллиарда фотонов в минуту. Предыдущие попытки создать такие организмы включали внедрение в них генов светлячков. Но тогда свечение получилось слабым, так как растение имеет собственный метаболизм и системы, которые в корне отличны от тех, что имеются у светлячков. В новой работе ученые специально подобрали такие гены, которые хорошо встраиваются в метаболизм растений и могут органично функционировать в них.
Природная биолюминесценция плохо изучена. До недавнего времени полностью был расшифрован только механизм свечения бактерий. Чуть более года назад биологи смогли установить все компоненты, которые необходимы для биолюминесценции в грибах. Они впервые полностью расшифровали механизм свечения в сложном многоклеточном организме. Теперь эти принципы удалось использовать для переноса «светящихся» генов из грибов в растения. Зеленое свечение исходит от листьев, стеблей, корней и цветов, его видно невооруженным глазом, и можно заснять на обычные фотоаппараты и даже смартфоны.
Авторы исследования привили это свойство двум видам табака. Это удобные экспериментальные объекты, которые широко используются в генетике благодаря особенностям их генов и быстрого роста. Но, по словам авторов, перенести биолюминесцентное свечение от грибов можно и в другие растения. Другие ученые смогли продемонстрировать возможность привить эти свойства растениям других видов, включая барвинок, петунию и розу. В будущем можно ожидать создание еще более ярких организмов, в том числе таких, которые могли бы изменять яркость или цвет свечения в ответ на людей и окружение.
ДОПОЛНЕНИЕ, ПОРТАЛ ВЕСТИ.
При этом столь необычные качества совершенно не мешают организму нормально расти и развиваться. Оно светится в течение всей своей жизни.
"Свечение [этих] трансгенных растений достаточно переменчиво. Молодые побеги растений, а в особенности — цветки, светятся ярче. Свечение постоянно меняется, может образовывать необычные узоры и волны на листьях растения", — рассказывает соавтор новой статьи Владимир Чуб, директор Ботанического сада МГУ имени М. В. Ломоносова.
Среди соавторов исследования есть и представители компании Planta, которые намерены коммерциализировать разработку. С ней сотрудничает и компания Light Bio, генеральный директор которой Кит Вуд (Keith Wood) тридцать лет назад создал первое светящееся растение, пересадив ему ген светлячка.
Действительно, испускающие свет растения — это очень красиво и необычно, и наверняка многие захотят высадить подобное чудо у себя в саду или на подоконнике.
Биологи уже приступили к созданию светящихся барвинков, петуний и роз.
Но достижение весьма заинтересовало и самих учёных, для которых новое знание притягательнее сияющего цветка. Они обратили внимание на то, как свечение меняется в течение суток и как оно реагирует на инъекции растению разных веществ.
Так, биологи установили, что интенсивность свечения показывает содержание кофейной кислоты в данной части растения в конкретную секунду. Это и понятно, учитывая, что именно из этого вещества получается светящаяся субстанция.
Это означает, что исследователи получили очень точный индикатор, позволяющий в реальном времени следить за обменом веществ растения. Для физиологов это невероятный подарок.
"До разработки светящихся растений об изучении динамики метаболизма можно было только мечтать. Новая технология позволяет оценивать фенольный метаболизм в минутных интервалах времени, и получать информацию о локализации процессов с точностью до миллиметров", — отмечает Чуб.