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        關鍵植物基因采取意外繞行可以提高生物燃料產量
        
			
        
				2019-04-16 09:43:38
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        幾十年來，生物學家認為植物中的一種關鍵酶具有一種功能產生的氨基酸，這對于植物的存活至關重要，對人類飲食也是必不可少的。
        

        關鍵植物基因采取意外繞行可以提高生物燃料產量
        

        但對于Wellington Muchero，Meng Xie和他們的同事來說，這種酶的作用不僅僅是廣告。他們對楊樹植物進行了一系列實驗，這些實驗始終揭示了以前不存在的維持生命的酶結構中的突變。
        

        他們的發(fā)現(xiàn)可能改變植物基因功能研究的進程，如果應用，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品的可再生資源。
        

        “起初，我們認為這是一個錯誤，因為酶不需要結合DNA來發(fā)揮其已知功能，”能源部橡樹嶺國家實驗室的生物學家Muchero說。“我們多次重復實驗，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節(jié)了生產木質素所涉及的基因的功能。”
        

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

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

        木質素填充植物細胞壁中的空間以提供堅固性。Muchero和他的團隊研究楊樹的遺傳學，作為實驗室生物能源創(chuàng)新中心(CBI)的一部分，開發(fā)種植低木質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，較少的木質素使植物更容易分解。
        

        基于其已知的功能，使用這種產生氨基酸的酶減少木質素產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。“事實上，它是普通除草劑中使用的配方。”
        

        當他們繼續(xù)他們的研究時，科學家們注意到這種產生氨基酸的酶偏離了它預期的通過植物細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入細胞核，這是植物細胞的大腦中心，而“月光”則是基因表達的DNA結合調節(jié)因子。
        

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

        “這種酶的獨特行為與植物群落中的傳統(tǒng)智慧形成鮮明對比，”Muchero說。“雖然我們不知道這種新功能是如何在楊樹中產生的，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授權用于單獨的應用，但每個人的共同目標是培育具有改良木質素含量的植物。
        

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

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

        該團隊在植物細胞雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
        
			

			
          
        
			
        
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