Новый ресурс раскрывает внутреннюю работу растительных клеток сорго для разработки лучшего биоэнергетического сырья

Важные новости

Новый ресурс описывает внутреннюю работу клетки растений сорго для создания лучшего биоэнергетического сырья» /></p>
<p> На этом удостоенном наград изображении, сделанном Брэндоном Джеймсом, руководителем проекта в лаборатории Сваминатана Института Хадсон-Альфа, показан тонкий срез части верхушки побега сорго двухцветного. Флуоресцентные зонды показывают клетки побега (ядра отмечены синим цветом) и экспрессию транскриптов РНК гена KNAT1 (желтый). Это часть работы CABBI и ее партнеров, направленная на лучшее понимание различных типов клеток в стеблях сорго и обеспечение возможности разработки конкретных типов клеток для получения биоэнергии и новых биопродуктов. Фото: Центр передовых инноваций в области биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) </p>
<p>Биоэнергетическое сорго является важным ресурсом для производства биотоплива и биопродуктов и важнейшим компонентом устойчивого сельскохозяйственного будущего. Исследователи усердно работали над тем, чтобы сделать это высокое, засухоустойчивое растение еще более продуктивным и устойчивым к суровым условиям окружающей среды. Но этим усилиям препятствует недостаток знаний о внутренней работе растительных клеток, что не позволяет ученым дать правильные генетические инструкции для изменения их ключевых характеристик, включая добычу нефти.</p>
<p>Команда, возглавляемая исследователями из Центра передовых инноваций в области биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) — Центра биоэнергетических исследований (BRC) Министерства энергетики (DOE) — создала ценный новый ресурс, который предлагает более глубокое понимание этой ценной биоэнергетической культуры. и возможность создания в будущем более устойчивого растения сорго.</p>
<p>Эта работа является результатом сотрудничества CABBI и Центра биоэнергетических исследований Великих озер (GLBRC), члена BRC; Институт биотехнологии Хадсон-Альфа; и Лаборатория молекулярных наук окружающей среды (EMSL), пользовательское подразделение Министерства энергетики США в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL).</p>
<p>Исследователи определили закономерности экспрессии генов в основных типах клеток, составляющих ткань стеблей сорго— на долю которых приходится 80% общей биомассы растения, а также потенциальные промоторы, специфичные для конкретного типа клеток, и лежащие в их основе регуляторные генные сети.</p>
<p>Их целью было разработать картину всех паттернов экспрессии генов на уровне одного типа клеток, что имеет решающее значение для модификации этого растения с помощью генной инженерии — процесса, который ученые используют для модификации одного или нескольких целевых генов для изменения свойств растения. Их работа была опубликована в <i>The Plant Journal</i>.</p>
<p>«Это исследование позволяет нам расшифровать физиологические и молекулярные характеристики стебля сорго на уровне типов клеток, но оно также помогает другим ученым с разнообразными интересами точно определить гены-кандидаты для создания более крупного и устойчивого сорго», — сказал ведущий автор Цзе Фу, доктор философии. .Д. кандидат со-PI CABBI Эми Маршалл-Колон, профессор биологии растений Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн.</p>
<p>Исследователи адаптировали ранее существовавшую технику, называемую микродиссекцией с лазерным захватом (LCM), для ткани стебля сорго с более устойчивыми клеточными стенками, где они использовали ультрафиолетовый (УФ) лазер в качестве ножа для изоляции различных типов клеток. В сочетании с высокопроизводительным методом, называемым РНК-секвенированием, который позволяет проверять закономерности экспрессии всех генов одновременно, они смогли создать полный атлас закономерностей экспрессии генов на ранней стадии вегетативного роста, выявив экспрессию, специфичную для конкретного типа клеток. , пути и лежащие в их основе регуляторные сети.</p>
<p>Эта высокопроизводительная база данных экспрессии генов может служить базовым инструментом, позволяющим исследователям с различными интересами в BRC изучать молекулярные и физиологические особенности стеблей сорго на беспрецедентном типе клеток. уровень.</p>
<p>Паттерны экспрессии, обнаруженные в этом исследовании, дают исследователям сорго возможность разработать промоторы, специфичные для конкретного типа клеток, которые могут обеспечить целевую экспрессию генов в желаемом месте, сводя к минимуму вмешательство со стороны других типов клеток.</p>
<p>Работа поддерживает подход CABBI «растения как фабрики» и основную цель исследований в области производства сырья — создание устойчивых, высокопродуктивных трав, которые производят большое количество липидов и приносят пользу другим BRC, использующим сорго или аналогичные травы.</p>
<p>В долгосрочной перспективе успешная изоляция типов клеток с использованием микродиссекции с лазерным захватом позволит собирать другие типы данных «омики» из стеблей сорго и внести вклад в создание ценной, всеобъемлющей базы данных мультиомиков для этого модельного вида C4.</p>
<p >В качестве более чистой альтернативы продуктам на основе нефти биотопливо и биохимикаты, полученные из сорго и других биоэнергетических культур, могут помочь смягчить последствия изменения климата и гарантировать продовольственную безопасность, не конкурируя с основными продовольственными культурами за землю и воду.</p>
<p>Исследование ускорит усилия по разработке лучшего биоэнергетического сырья из сорго, предоставив не только больше знаний о ткани стебля сорго на клеточном уровне, но и несколько потенциальных промоторов, специфичных для конкретного типа клеток, для генной инженерии.</p>
<p>Например, , одним из узких мест в производстве липидов сорго является то, что масло не накапливается в его наиболее распространенном типе клеток (сердцевине), а большое количество липидов накапливается на ранней стадии роста, что ухудшает рост растений и приводит к низкой биомассе.</p>
<p> < р>Применение промоторов, специфичных для конкретного типа клеток, перед критически важными генами, идентифицированными в процессе производства липидов в растении, может управлять накоплением масла в желаемых типах клеток. А учитывая продолжающиеся в лаборатории исследования закономерностей временной регуляции генов, это может в конечном итоге привести к накоплению липидов и на более полезной стадии роста.</p>
<p>Это исследование представляет собой первое исследование с высоким разрешением об экспрессии генов в зрелых междоузлиях&mdash. «Участки стебля между узлами, где растут листья», — сказал со-PI CABBI Канкшита Сваминатан из Института Гудзон-Альфа. «Это закладывает основу для разработки конкретных типов клеток для производства новых биопродуктов», — сказала она.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Цзе Фу и др., Тип клеток Специфическая транскриптомика раскрывает пространственные регуляторные сети в стеблях биоэнергетического сорго, <i>The Plant Journal</i> (2024). DOI: 10.1111/tpj.16690 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> The Plant Journal </p>
<p> Предоставлено Университетом Иллинойса в Урбана-Шампейн </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости