ต้นยาสูบที่มีกระบวนการหายใจด้วยแสงแบบง่ายเติบโตขึ้น 40%
การแฮ็กทางพันธุกรรมเพื่อทำให้การสังเคราะห์ด้วยแสง 20รับ100 มีประสิทธิภาพมากขึ้นอาจเป็นประโยชน์สำหรับการผลิตทางการเกษตร อย่างน้อยสำหรับพืชบางชนิด
ความสำเร็จของพันธุวิศวกรรมนี้ช่วยลดความซับซ้อนของการดำเนินการที่ซับซ้อนและใช้พลังงานซึ่งพืชจำนวนมากต้องดำเนินการในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงที่เรียกว่าการหายใจด้วยแสง ในการทดสอบภาคสนามยาสูบดัดแปลงพันธุกรรมในลักษณะนี้ทำให้พืชเจริญเติบโตได้มากกว่า 40 เปอร์เซ็นต์ นักวิจัยรายงานใน วารสาร Science 4 มกราคมว่า ถ้ามันให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันในพืชผลอื่นๆ ซึ่งสามารถช่วยเกษตรกรตอบสนองความต้องการอาหารของประชากรโลกที่กำลังเติบโต
สเปนเซอร์ วิทนีย์ นักชีวเคมีจากพืชแห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียในแคนเบอร์ราซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้ กล่าว
ขณะนี้ อุตสาหกรรมการเกษตรได้ปรับการใช้เครื่องมือเพิ่มผลผลิต เช่น ยาฆ่าแมลง ปุ๋ย และการชลประทานเป็นส่วนใหญ่ นักวิจัยกำลังพยายามจัดการขนาดเล็กและปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชโดยออกแบบวิธีการทำให้การสังเคราะห์ด้วยแสงมีประสิทธิภาพมากขึ้น ( SN: 12/24/16, p. 6 )
การหายใจด้วยแสงเป็นสิ่งกีดขวางบนถนนที่สำคัญในการบรรลุประสิทธิภาพดังกล่าว มันเกิดขึ้นในพืชหลายชนิด เช่น ถั่วเหลือง ข้าว และข้าวสาลี เมื่อเอนไซม์ชื่อ Rubisco ซึ่งมีหน้าที่หลักในการช่วยเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศให้เป็นน้ำตาลที่กระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช โดยบังเอิญได้ดึงโมเลกุลออกซิเจนออกจากบรรยากาศแทน
ปฏิกิริยาระหว่างรูบิสโกกับออกซิเจน ซึ่งเกิดขึ้นประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของเวลา สร้างไกลโคเลตสารประกอบที่เป็นพิษ ซึ่งพืชต้องรีไซเคิลเป็นโมเลกุลที่มีประโยชน์ผ่านการหายใจด้วยแสง กระบวนการนี้ประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีเป็นลูกโซ่ยาวซึ่งครอบคลุมสี่ส่วนในเซลล์พืช ทั้งหมดบอกว่าการทำวัฏจักรการหายใจด้วยแสงให้สมบูรณ์นั้นเหมือนกับการขับรถจากเมนไปยังฟลอริดาโดยทางแคลิฟอร์เนีย การสูญเสียพลังงานนั้นสามารถลดผลผลิตพืชได้ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับชนิดพืชและสภาพแวดล้อม
เมื่อใช้พันธุวิศวกรรม
นักวิจัยได้ออกแบบเส้นทางเคมีที่ตรงกว่าสำหรับการหายใจด้วยแสงซึ่งถูกจำกัดอยู่ในช่องเซลล์เดียว ซึ่งเทียบเท่ากับเซลล์ของการเดินทางบนถนนสายเมน-ทู-ฟลอริดาตรงไปตามชายฝั่งตะวันออก
Paul South นักชีววิทยาระดับโมเลกุลของกระทรวงเกษตรสหรัฐในเมืองเออร์บานา รัฐอิลลินอยส์ และเพื่อนร่วมงานได้ฝังแนวทางทางพันธุกรรมสำหรับปุ่มลัดนี้ ซึ่งเขียนบนชิ้นส่วนของสาหร่ายและดีเอ็นเอของฟักทอง ในเซลล์ต้นยาสูบ นักวิจัยยังได้ดัดแปลงพันธุกรรมให้เซลล์ไม่ผลิตสารเคมีที่ช่วยให้ไกลโคเลตสามารถเดินทางระหว่างช่องต่างๆ ของเซลล์เพื่อป้องกันไม่ให้ไกลโคเลตเข้าสู่เส้นทางปกติผ่านเซลล์
ไม่เหมือนการทดลองก่อนหน้านี้กับวิถีการหายใจด้วยแสงที่ออกแบบโดยมนุษย์ ทีมงานของ South ได้ทดสอบเส้นทางอ้อมด้วยการหายใจด้วยแสงในพืชที่ปลูกในทุ่งนาภายใต้สภาพการทำฟาร์มในโลกแห่งความเป็นจริง ยาสูบดัดแปลงพันธุกรรมผลิตสารชีวมวลมากกว่ายาสูบที่ไม่ผ่านการดัดแปลง 41%
Veronica Maurino นักสรีรวิทยาพืชจาก Heinrich Heine University Düsseldorf ในเยอรมนี กล่าวว่า “เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก” ที่ได้เห็นว่าการดัดแปลงพันธุกรรมนี้ได้ผลดีเพียงใดในยาสูบ กล่าว “คุณไม่สามารถพูดได้ว่า ตอนนี้จะทำงานได้ทุกที่’”
การทดลองกับพืชประเภทต่างๆ จะเปิดเผยว่าการแก้ปัญหาการหายใจด้วยแสงนี้สร้างประโยชน์ให้กับพืชผลอื่นๆ เช่นเดียวกับยาสูบหรือไม่ ทีมงานของ South กำลังดำเนินการทดลองเรือนกระจกในมันฝรั่งด้วยการดัดแปลงพันธุกรรมชุดใหม่ และวางแผนที่จะทำการทดสอบที่คล้ายกันกับถั่วเหลือง ถั่วดำ และข้าว
Andreas Weber นักชีวเคมีจาก Heinrich Heine University Düsseldorf ผู้ร่วมเขียนบทวิจารณ์ กล่าวว่ากระบวนการตรวจสอบการดัดแปลงพันธุกรรมดังกล่าวจะได้รับการอนุมัติให้ใช้ในฟาร์มเชิงพาณิชย์ รวมถึงการทดสอบภาคสนามเพิ่มเติม อาจต้องใช้เวลาอีก 5-10 ปีเป็นอย่างน้อย การ ศึกษา ที่ ปรากฏ ใน วารสาร วิทยาศาสตร์ฉบับ เดียว กัน. ในระหว่างนี้ เขาคาดหวังว่านักวิจัยจะพยายามออกแบบทางลัดการหายใจด้วยแสงที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นต่อไป แต่ทีมของ South “ได้กำหนดมาตรฐานที่ค่อนข้างสูง”
ผลลัพธ์เป็นข้อมูลเบื้องต้น แต่ท้ายที่สุดอาจแสดงวิธีหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางบนถนนในการรักษาผู้ที่เป็นโรคเครียดหลังเกิดบาดแผล: ความสัมพันธ์ที่กระทบกระเทือนจิตใจอาจอ่อนแอลงในห้องทำงานของแพทย์ แต่ความทรงจำเหล่านั้นสามารถย้อนกลับได้เมื่อถูกกระตุ้นโดยเหตุการณ์เฉพาะในชีวิตประจำวัน การค้นพบใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่าโลกแห่งการนอนหลับที่พร่ามัวซึ่งไม่มีบริบทในโลกแห่งความเป็นจริงอาจเป็นที่ที่ดีกว่าในการลดความทรงจำดังกล่าว
นักประสาทวิทยา Asya Rolls จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานได้สอนหนูว่าเมื่อพวกเขาได้กลิ่นดอกมะลิ จะมีอาการช็อกที่เท้าอยู่ไม่ไกล หนึ่งวันต่อมา ขณะที่หนูหลับ นักวิจัยได้กลิ่นของสัตว์ เสริมสร้างและเสริมความเชื่อมโยงที่น่ากลัวระหว่างดอกมะลิและความเจ็บปวด หนึ่งวันหลังจากนั้น หนูตัวแข็งด้วยความกลัวเมื่อได้กลิ่นมะลิ ถึงแม้ว่าสัตว์เหล่านั้นจะอยู่ในห้องใหม่ทั้งหมดซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการช็อกครั้งแรก 20รับ100
