I “circuiti genetici” riprogrammabili potrebbero eventualmente aiutare le piante ad adattarsi ai cambiamenti climatici: ScienceAlert

I genetisti della Stanford University hanno scoperto un modo per controllare attentamente la struttura delle radici delle piante mentre crescono e si ramificano.

Manipolando la profondità e la forma di un florido apparato radicale, i ricercatori sperano che un giorno possano riprogrammare le colture per renderle più resistenti alle Cambiamento climatico.

Un apparato radicale poco profondo, ad esempio, può aiutare le colture ad assorbire meglio il fosforo vicino alla superficie. Considerando che un apparato radicale più profondo potrebbe essere migliore per accumulare acqua e azoto.

“I nostri circuiti genetici sintetici ci permetteranno di costruire sistemi di radici molto specifici o strutture fogliari molto specifiche per vedere cosa è ottimale per le difficili condizioni ambientali che sappiamo stanno arrivando”, spiegare La bioingegnere Jennifer Brophy della Stanford University.

“Stiamo rendendo l’ingegneria di fabbrica più precisa.”

Le tecniche genetiche utilizzate da Brophy e colleghi per ottenere una precisione così elevata possono riprogrammare le piante molto più velocemente di quanto possano adattarsi e più precisamente di quanto possano essere coltivate per i tratti desiderabili.

Utilizzando le cellule della pianta del tabacco, i ricercatori hanno creato un circuito genetico artificiale che controlla l’espressione genica e hanno mostrato come funziona in un’altra pianta.

Puoi immaginare il circuito genetico come un codice di un computer Porte logiche, porte logiche. Solo valori di input validi possono entrare nel gate e produrre un output.

Questi circuiti biologici Simile anche ai circuiti commutaticome quelli che accendono il telefono.

Uno “schema” interpretativo dei circuiti genici sintetici che legano le radici delle piante. (Jennifer Brophy / Università di Stanford)

Nella cellula, queste porte, che alla fine portano all’espressione genica, possono essere aperte solo da “stimoli” trascrizionali sintetici specifici di specifici tessuti vegetali. Ciò significa che i ricercatori possono controllare quali cellule della pianta esprimono i geni e cambiare il modo in cui la pianta cresce.

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Durante la creazione di una serie di porte logiche sintetiche per un singolo gene legato allo sviluppo della radice laterale, i ricercatori sono stati in grado di manipolare la crescita di una piccola pianta erbacea, nota come Arabidopsis thaliana.

Modificando l’espressione di questo gene, i ricercatori Alterata la densità dei rami nell’apparato radicale della pianta senza alterare le altre proprietà della radice.

Questo è un enorme risultato perché un altro studio Mostra prima Quanto piccoli cambiamenti in questo gene dello sviluppo delle radici possono influenzare tutti i tipi di caratteristiche delle radici, come la crescita dei peli delle radici o la crescita delle radici primarie.

“Per districare le radici ramificate da altri processi di sviluppo, abbiamo espresso SLR-1 mutante utilizzando uno stimolo tessuto-specifico presente solo nella radice laterale Cellule staminaliRicercatori Tipo.

Successivamente, gli autori hanno in programma di testare i loro circuiti genetici riprogrammati sorgo, una coltura unica che sembra essere un biocarburante. Il team spera di migliorare la capacità del sorgo di assorbire l’acqua e condurre la fotosintesi in modo più efficiente.

Se questa tecnologia genetica si rivela efficace, le sue possibilità sono illimitate. Tuttavia, la riprogrammazione delle colture utilizzando circuiti genetici artificiali richiederà una messa a punto.

“Abbiamo tipi moderni di colture che hanno perso la capacità di rispondere a dove si trovano i nutrienti del suolo”, Dice Il biologo vegetale Jose Denini, anche lui di Stanford.

“Lo stesso tipo di porta logica che controlla la ramificazione delle radici, ad esempio, può essere utilizzato per creare un circuito che tenga conto delle concentrazioni di azoto e fosforo nel suolo e quindi generi un output ottimale per quelle condizioni”.

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Lo studio è stato pubblicato in Scienze.

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