Norwich’teki Earlham Enstitüsü’nden araştırmacılar, hassas gen mühendisliği tekniklerini kullanarak tütün bitkilerini güve seks feromonları için güneş enerjisiyle çalışan fabrikalara dönüştürmeyi başardılar.
Kritik olarak, bu moleküllerin üretiminin normal bitki büyümesini engellemeyecek şekilde nasıl verimli bir şekilde yönetilebileceğini gösterdiler.
Feromonlar, bir organizma tarafından bir iletişim aracı olarak üretilen ve salınan karmaşık kimyasallardır. Aynı türün üyelerinin sinyal göndermesine izin verirler, bu da başkalarına aşk aradıklarını bildirmeyi içerir.
Çiftçiler, dişi böceklerin sinyallerini taklit etmek için ekinlerinin arasına feromon dağıtıcılar asarak erkekleri tuzağa düşürebilir ya da dikkatlerini dağıtarak eş bulmalarını engelleyebilir. Bu moleküllerden bazıları kimyasal işlemlerle üretilebilir ancak kimyasal sentez genellikle pahalıdır ve toksik yan ürünler oluşturur.
Bu yeni araştırmaya öncülük eden ve Earlham Enstitüsü’ndeki Sentetik Biyoloji Grubu’nun başında bulunan Dr. Nicola Patron, bitkilerin bu değerli doğal ürünleri üretmesini sağlamak için en son bilimi kullanıyor.
Sentetik biyoloji, mühendislik ilkelerini yaşamın yapı taşı olan DNA’ya uygular. Dr. Patron ve grubu, yeni moleküller oluşturmak için talimatlar içeren genetik modüller yaratarak tütün gibi bir bitkiyi yalnızca güneş ışığı ve suya ihtiyaç duyan bir fabrikaya dönüştürebilir.
Dr. Patron, “Sentetik biyoloji, bitkileri halihazırda ürettikleri bir şeyden çok daha fazlasını üretecek şekilde mühendislik çalışmalarına tabi tutmamızı sağlayabilir ya da ilaç veya bu feromonlar gibi yeni biyolojik moleküller oluşturmalarını sağlayacak genetik talimatlar verebiliriz” dedi.
Bu son çalışmada ekip, Valencia’daki Bitki Moleküler ve Hücre Biyolojisi Enstitüsü’nden bilim insanlarıyla birlikte çalışarak bir tütün türü olan Nicotiana benthamiana‘yı güve seks feromonları üretecek şekilde tasarladı. Aynı bitki daha önce ebola antikorları ve hatta COVID aşılarında kullanılmak üzere koronavirüs benzeri partiküller üretmek üzere tasarlanmıştı.
Grup, güve genlerini taklit etmek için laboratuvarda yeni DNA sekansları oluşturdu ve bunların ifadesini hassas bir şekilde düzenlemek için üretim sürecini etkin bir şekilde açıp kapatan birkaç moleküler anahtar ekledi.
Yeni araştırmanın önemli bir bileşeni de feromonların üretimini hassas bir şekilde ayarlayabilmekti, zira bitkileri sürekli olarak bu molekülleri üretmeye zorlamanın bazı dezavantajları var.
Dr. Patron, “Verimliliği artırdıkça, fazla enerji normal büyüme ve gelişmeden uzaklaşıyor” dedi.
“Bitkiler çok fazla feromon üretiyor ama çok fazla büyüyemiyorlar, bu da üretim hattımızın kapasitesini düşürüyor. Yeni araştırmamız gen ifadesini çok daha incelikli bir şekilde düzenlemenin bir yolunu sunuyor.”
Ekip laboratuvarda, göbek orangeworm ve pamuk kurdu güveleri de dahil olmak üzere güve türlerinin seks feromonlarını taklit eden belirli moleküllerin karışımını üretmekten sorumlu genlerin kontrolünü test etmeye ve iyileştirmeye başladı.
Bakır sülfatın genlerin aktivitesini hassas bir şekilde ayarlamak için kullanılabileceğini ve böylece gen ifadesinin hem zamanlamasını hem de seviyesini kontrol edebileceklerini gösterdiler. Bakır sülfat, tarımda kullanım için halihazırda onaylanmış ucuz ve hazır bir bileşik olduğu için bu özellikle önemlidir.
Hatta farklı feromon bileşenlerinin üretimini dikkatlice kontrol edebildiler ve böylece kokteyli belirli güve türlerine daha iyi uyacak şekilde ayarlayabildiler.
Dr. Patron, “Her bir genin diğerlerine göre ifade düzeylerini kontrol edebileceğimizi gösterdik” dedi. “Bu da üretilen ürünlerin oranını kontrol etmemizi sağlıyor.”
“Bu tarifi doğru şekilde oluşturmak güve feromonları için özellikle önemlidir çünkü bunlar genellikle iki ya da üç molekülün belirli oranlarda karışımından oluşur. İspanya’daki ortaklarımız şimdi bitki yapımı feromonları çıkarıyor ve dişi güvelerle ne kadar iyi karşılaştırdıklarını görmek için dağıtıcılarda test ediyorlar.”
Ekip, çalışmalarının çok çeşitli değerli doğal ürünler üretmek için bitkileri rutin olarak kullanmanın yolunu açacağını umuyor.
Dr. Patron, “Bitkileri kullanmanın en büyük avantajı, kimyasal süreçler kullanarak karmaşık moleküller oluşturmanın çok daha pahalı olabilmesidir” dedi. “Bitkiler halihazırda bir dizi yararlı molekül üretiyor, bu nedenle mevcut mekanizmayı uyarlamak ve iyileştirmek için en son teknikleri kullanabiliyoruz.”
“Gelecekte, karmaşık moleküllerin üretimi için daha çevreci, daha ucuz ve daha sürdürülebilir bir yol sağlayan bitki fabrikalarıyla dolu seralar görebiliriz.”
Araştırma Plant Biotechnology dergisinde yayımlandı. [1]Engineered plants produce sex perfume to trick pests and replace pesticides
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Engineered plants produce sex perfume to trick pests and replace pesticides |
|---|
