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Planta de engenharia de tecidos, melhora a seca e a tolerância à salinidade

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7 de julho 2020

Planta de engenharia de tecidos, melhora a seca e a tolerância à salinidade

Por geneticamente engenharia thale, agrião, os cientistas têm feito crescer como um suculento, mais do que duplicando a planta da eficiência de uso de água.

Depois de vários anos de experimentação, os cientistas manipularam thale, agrião, Arabidopsis thalianapara se comportar como um suculento – melhorar a eficiência de uso de água, tolerância à salinidade e a reduzir os efeitos da seca. A engenharia de tecidos método desenvolvido por esta pequena planta com flor pode ser usada em outras plantas com o objetivo de estimular a alimentos e bioenergia culturas.

“Água-armazenamento de tecidos é uma das mais bem sucedidas adaptações nas plantas que lhes permite sobreviver longos períodos de seca. Este traço anatômico vai se tornar mais importante que o aumento da temperatura global, aumentando a magnitude e a duração dos eventos de seca durante o século 21”, disse John Cushman, Professor de Bioquímica e Biologia Molecular na Universidade de Nevada, Reno.

O trabalho será combinado com outro da Cushman projetos: engenharia de uma característica chamada crassulacean acid metabolism (CAM), um de poupança de água modo de fotossíntese que também pode melhorar a eficiência de uso de água.

“As duas adaptações de trabalho de mão-em-mão”, explica o Professor da Cushman. “Nosso objetivo geral é engenheiro de CAM, mas para fazer isso de maneira eficiente necessários para a engenharia de uma folha de anatomia que tiveram maiores células para armazenamento de ácido málico que se acumula na planta durante a noite. Um bônus adicional foi que essas células maiores serviu também para armazenar água para superar a seca e para diluir o sal e outros íons absorvida pela planta, tornando-os de sal mais tolerante.”

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O dióxido de carbono (CO2) é tomada através de poros das folhas, chamados estômatos. Plantas abrem seus estômatos para que o CO2 entra, que, em seguida, fica fixado em açúcares e outros compostos que suportam a vida na Terra. No entanto, quando os estômatos abertos, não apenas o dióxido de carbono vêm, mas o vapor de água também vai para fora, e porque as plantas passam a esfriar-se, perdem grandes quantidades de água.

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A Cushman a equipa técnicas de modificação genética para criar A. thaliana com o aumento do tamanho da célula, resultando em plantas maiores com o aumento da folha de espessura, maior de água-a capacidade de armazenamento, e menos e menos aberto stomatal poros para limitar a perda de água devido a sobreexpressão de um gene chamado VvCEB1. Este gene é conhecido por controlar a expansão celular fase de berry desenvolvimento em uvas para vinho.

Os cientistas observaram os principais benefícios do VvCEB1 gene sobreexpressão: toda a planta instantânea e integrada da eficiência de uso de água, que aumentaram em até 2,6 vezes e 2,3 vezes, respectivamente. Eficiência de uso de água é a proporção de carbono fixo ou biomassa produzida para a taxa de transpiração ou a perda de água pela planta. Estas melhorias foram correlacionados com o grau de folha com espessura de tecidos e suculência, bem como a uma menor stomatal do poro e a densidade reduzida de poros aberturas.

“Tentamos um número de genes candidatos, mas só observaram este notável fenótipo com o VvCEB1 gene”, disse a Cushman. “Nós normalmente vai fazer um levantamento entre 10 a 30 independente transgênicos linhas e, em seguida, estes são cultivadas por dois ou três gerações antes de o teste detalhado.”

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Assim como os ratos são usados em estudos com animais, para posteriores testes em humanos, thale agrião é, muitas vezes, um “modelo” de organismo para experimentos com plantas. Uma pequena, como erva-daninha planta, ele tem um curto tempo de geração de seis semanas e cresce bem em condições de laboratório, onde ele produz grandes quantidades de sementes. Se estes resultados podem ser replicados em outros tipos de instalações, engenharia de tecidos suculência, portanto, poderia ser uma estratégia eficaz para a adaptação a condições ambientais adversas no futuro, tais como secas, ou intrusão de água salgada a partir do aumento do nível do mar.

Com a demanda por produtos agrícolas deverá crescer 70%, impulsionado por uma população humana chegar a 9,7 bilhões, até 2050, a Cushman e a sua equipa estão a prossecução destes biotecnologia soluções para lidar com potencial de culturas alimentares.

“Pretendemos avançar tanto tecido suculência e CAM engenharia em plantas cultivadas. Este trabalho atual é a prova-de-conceito,” a Cushman acrescenta.

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