《研究人员通过生物技术提高作物的性能》

  • 来源专题:转基因技术
  • 编译者: 雷洁
  • 发布时间:2016-04-01
  • 来自亚利桑那州立大学的研究人员、亚利桑那大学、北德克萨斯大学,美国农业部农业研究服务,和贝勒医学院已经发现了一种方法来提高植物的耐压力,改善它如何使用从土壤中水分和养分。

    根据罗伯特·加西,该研究的第一作者,这一发现可以帮助农业和粮食安全提高作物可持续性和性能。“我们已经学会了如何修改的编码基因的表达植物质子泵,”加西说。基因,称为1型H + -PPase,自然存在于所有的植物有助于植物光合作用的产物转移到需要的地方,帮助根、果实,年轻的叶子和种子更好的成长。

    改变在水稻、玉米、大麦、小麦、番茄、生菜、棉花、和手指小米这种基因的表达使 “根与芽”的更好的增长,并提高植物吸收养分,这些作物还改善用水和耐盐性。加西建议下一步是进一步研究这个简单的生物技术以最大化发挥其在农业领域的潜力。

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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-10-23
    • 诺亚菲利与当地农民在肯尼亚致力于打击导致咖啡叶锈病当另一个致命的植物病害开始在该国的西南角消灭玉米真菌病原体。被感染的植物在它们的叶子上形成了苍白的条纹,然后枯萎并死亡。一些农民当年损失了90%的农作物。总部位于英国的农业和生物科学国际中心(CABI)的植物病理学家Phiri参加了比赛,以确定罪魁祸首。他和他的同事收集了病株的样本,并将它们送到英国约克的食品与环境研究局(现为Fera Science)的植物诊所。研究人员对感染玉米中表达的RNA分子进行了测序,并确定了两种病毒。在流行病的根源。1 这些病毒已经为研究人员所熟知 - 在20世纪下半叶,堪萨斯州的玉米作物遭遇了类似的命运。这种疾病被称为玉米致死性坏死,由甘蔗花叶病毒(SMV),一种通常对玉米无害的常见病毒和玉米褪绿斑驳病毒(MCMV)株的组合引起。MCMV本身对玉米作物造成损害,但与SMV结合使用后,其效果更加恶化。虽然自1988年以来堪萨斯州没有大规模爆发玉米致死性坏死 - 由于耐病玉米品种的轮换 - 2011年病毒袭击肯尼亚时,当地玉米没有防御。到第二年,这种疾病已经感染了77,000公顷肯尼亚农田,估计耗资5200万美元。 不幸的是,玉米致死性坏死几乎不是唯一的;一般而言,植物与人类和其他动物一样容易受到病毒感染。病毒特别危险,因为与细菌和其他病原体不同,它们不能用抗生素或杀虫剂杀死。加拿大魁北克省国家科学研究所(INRS)的病毒学家Jean-FrançoisLaliberté说:“目前,感染的植物并没有太大的作用。”因此,当病毒袭击时,农民常常被迫摧毁农作物,清洁工具和机器,然后从其他地方种植种子。 然而,近年来,科学家们开始寻求创新的保护作物的新方法。例如,在过去30年中开发的遗传修饰技术可以使植物具有防御病毒入侵的能力,同时使作物产量和食品质量不受影响。这些改良植物中的一些现在在食物链中。最近的基因编辑技术正在改进这种方法,允许研究人员对植物的DNA进行精确的改变,以设计更耐药的作物。目前正在实验室和现场试验中对几种此类品种进行测试,少数此类品种正在等待国家监管机构的安全批准。 植物作为病毒工厂 植物病毒的研究历史悠久。事实上,在植物中首先发现了病毒。在19世纪50年代后期,一种毁灭性疾病开始在荷兰的烟草种植园蔓延。当时的科学家们发现,将受感染植物的汁液注入健康的植物中可以传播植物叶子的症状 - 斑点和变色 - 研究人员认为这种疾病必须由细菌引起。然而,19世纪90年代的其他实验表明,传播疾病的传染因子可以通过瓷水过滤器的微小孔隙 - 太小而不允许任何已知细菌通过。1898年,荷兰微生物学家和植物学家Martinus Beijerinck创造了“病毒”一词来描述神秘传染, 即使在科学家在20世纪上半叶将病毒鉴定为蛋白质包裹的核酸之后,关于这些颗粒如何在宿主细胞内作用引起疾病仍然存在许多问题。再次,对植物的研究推动了病毒学的年轻领域。在20世纪50年代,科学家们开始使用电子显微镜来详细观察植物 - 病毒的相互作用,揭示受感染细胞中巨大的细胞重排。“[研究人员]注意到有很多类似于囊泡的结构,”Laliberté说。“在[健康]植物细胞中,我们有叶绿体,细胞核和线粒体,但在受感染的细胞中,我们有新的细胞器。” 随着气候变化,将出现更多的新昆虫,这些昆虫将携带新病毒和新菌株。-Jean-FrançoisLaliberté, 国家科学研究所 30多年后,研究人员发现那些直径约50至350纳米的奇怪囊泡是病毒感染的发源地。现在称为病毒体或病毒工厂,膜结合区室从植物收集资源以复制病毒基因组并产生RNA,其将指导蛋白质的产生和新病毒颗粒的构建,准备感染新宿主。(见下图。)这些工厂生产的生物分子的紧密接近和高浓度构成了一条高效的生产线,Peter Nagy指出,肯塔基大学的病毒学家。例如,“番茄丛生特技病毒可以在24小时内每个细胞产生近百万个后代,”他说。“这是一个令人难以置信的强大过程。” 通过将病毒复制封闭到膜结合区室中,工厂还用于保护病原体免受植物免疫系统的侵害。在复制其基因组(通常是单链RNA)时,植物病毒通常产生互补拷贝以暂时产生双链RNA,这是植物细胞中极不寻常的视觉。“这种双链RNA不存在于植物细胞中,”Nagy说,所以如果不是病毒工厂周围的保护膜,“植物细胞会马上知道这是一种入侵病毒。” 新的病毒基因组,有时被包装成新的蛋白质衣壳,然后通过称为胞间连丝的细胞壁中的小通道被带到相邻细胞。但它需要一点点哄骗,因为这些通道通常允许小分子的转运,而不是蛋白质和RNA的转运。因此,病毒工厂会产生所谓的运动蛋白质,从而触发通道扩大。一些病毒颗粒也能够进入韧皮部,在那里它们有可能被像蚜虫这样的树液喂食昆虫吸食,并被带走以感染其他植物,经常摧毁整个作物田地。 当然,在这种关系中植物不是被动的受害者,并且许多植物已经进化出对病毒感染的遗传抗性。(参见“坚守阵地”,“科学家”,2016年2月。)了解植物如何抵御攻击使科学家在保护作物的竞赛中处于领先地位,使他们能够设计出新的抗性品种。
  • 《研究人员打造新生物太阳能电池技术阴雨天也可用》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-07-31
    • 英属哥伦比亚大学的研究人员已经发现了一种新的廉价方式,借助细菌打造的太阳能电池将阳光转变成能量。他们打造的这种太阳能电池产生的电流比之前记录的任何类似装置都要强,而且无论在强光和弱光环境下都同样有效。   这一革命性的太阳能新技术能够进一步推广到更多的地方,比如说英属哥伦比亚和北欧经常阴天的部分地区。经过进一步的研发与完善,这些生物太阳能电池有可能和传统太阳能电池板板中使用的人造电池同样高效。   项目负责人,英属哥伦比亚大学化学和生物工程学部门的教授Vikramaditya Yadav称:“我们为英属哥伦比亚研发的这种独特解决方案是让太阳能技术更加经济的重要一步。”太阳能电池是由太阳能板模块构成的,它们能够将阳光转变成为电流。   之前研究人员也曾打造生物太阳能电池,但他们都致力于提取出细菌用于光合作用的天然染料。那是一个成本昂贵而且复杂的过程,不仅需要使用有毒的溶剂,而且有可能导致染料降解。英属哥伦比亚大学的研究人员提出的解决方案是保留细菌中的这些生物染料。   他们对大肠杆菌进行基因编辑来产生大量的番茄红素,这种染料让番茄获得了红橙色色彩,而这种染料将光转变成能量的效率特别高。研究人员为大肠杆菌包裹了一层矿物质来充当半导体,并且将其放置到一种玻璃表面上。   研究人员借助镀膜玻璃充当太阳能电池的一个电极,他们的这个装置获得了每平方毫米0.686毫安的电流密度,比野外的其它生物太阳能电池提高了0.362毫安。Yadav称:“我们创下了生物太阳能电池最高电流密度的记录。我们研发的这些混合材料制造成本低廉而且具有可持续性,而且经过足够的优化之后,它的转化效率完全能够比得上传统的太阳能电池。”   这一技术节省的成本难以估计,但是Yadav认为这一过程将染料提取的成本降低了十分之一。Yadav称,这项研究的重点在于我们发现了一个不会杀死细菌的过程,因此它们能够无限期的制造生物染料。这种生物太阳能电池技术也拥有着其它的潜在应用,比如说在采矿业、深海探索和其它低光照环境中等。