התפקיד של הנדסה גנטית ב Boosting Switchgras Biomass Yieldd

השינוי הגלובלי למקורות אנרגיה מתחדשת העצימה את החיפוש אחר יעילות, הזנות בר קיימא לייצור דלק ביולוגי.בין המועמדים המבטיחים ביותר הוא מתגגרה (ראה FLT:0nicum virgatumFLT:1), דשא שנתי של תרופות הנדסה בצפון אמריקה מגביר את הסיכויים העמוקים שלה, דרישות דשן, ויכולת לשגשג על אדמות שוליות לעשות זאת באופן טבעי יבולים, לעתים קרובות, כדי לשפר את הגנום הטבעי הזה.

למה ל-Bio Energy

Switchgras כבר מוקד מחקר ביו-אנרגיה מאז שנות ה-90, בעיקר בגלל תכונות ארגונומיה נוחים שלה.בניגוד לגידולי מזון כגון תירס או סוכרקני, מתגים לא להתחרות ישירות עם ייצור מזון.זה יכול להיות גדל על אסתטיקה, נמוך פוריות כי הם לא מתאימים ליבולים, צמצום הלחץ על הקרקע החקלאית.

Switchgras מייצרת ביומסה ליגנוקולית המורכבת בעיקר מתאים, hemicellulose, ו lignin. זה biomass יכול להיות מומר לתוך אלנול, butanol, או דלקים ביולוגיים מתקדמים אחרים באמצעות תהליכים ביוכימיים או תרמוכימיים במהירות.ההההההההה per acre הוא נהג כלכלי מרכזי: biomass גבוה יותר מתורגם ישירות לליטר של דלקים של perercrecrecrecres של 24%) ו- 20 גרם לירידה של תאים כימיים אלה על ידי תאים כימיים אלה.

טכניקות הנדסה גנטית יישומיות ל-Switchgras

CRISPR-Cas9 Genome Editing

(הופנה מהדף CRISPR-Cas9 מהפכה בהנדסה גנטית של הצמח, המציעה דיוק חסר תקדים, מהירות וחסכונית עריכת חומרים, החוקרים השתמשו CRISPR כדי להפיל גנים שמסדירים באופן שלילי את הצמיחה או להסיט משאבים הרחק מהצטברות ביולוגית.לדוגמה, מיקוד בתכונות הפריון הרצויות של ALT2DWAF1LT אוLTF:2MAXr) מדגימה את רמת הגידול של מספר גבוה יותר של 582.

גישות טרנסגניות

(הופנה מהדף [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[1924]]]]

קווי מתגים טרנסגניים הונדסו גם לייצר מוצרים משותפים יקרי ערך.על ידי הצגת גנים עבור פוליhydroxyalkanoate (PHA) סינתזזה, החוקרים יצרו צמחים המצטברים ביומסה שלהם. בעוד עדיין ניסיוני, כזה ו- #8220; פגיעה & #8221; אסטרטגיות יכולות להגדיל את הערך הכלכלי של כל אחד של biomass, מה שהופך הולכים יותר רווחי עבור חקלאים.

שם הסרטון: Marker-Assisted Selection and Genomic Breeding

למרות שלא רק הנדסה גנטית, בחירת סימון-אסד (MAS) ובחירת גנומית (GS) הם כלים משלימים רב עוצמה. על ידי זיהוי תכונת כמותית loci (QTL) הקשורים לתשואות ביומסה, יעילות שימוש במים ויעילות לשימוש חנקן, מגדלים יכולים להאיץ את הפיתוח של קווי עילית שזוהו בערכי SNP גבוהים ו-Squatupted נמוך הפך את הגנים האפשריים כדי לקצר אותם ל- 1012 שנים, אולי כדי למעבדים אלה.

מטרות מפתח לשיפור הביומסה

תכונת קיר וחשיפה

(ב) קירות תאים מהווים את עיקר הביומסה של מתגים (Gategras biomass) שלהם (הרכב ו-#8211; במיוחד היחס של צלולוז ל- lignin יכול להגביר את הגמישות מבנית או להגביל את ה-Ligninated Acidation או מינוף חומרים כימיים נוספים (למשל, LT5Fal) ל-Fallowercentcentcentcentcentcreative g; 4A)

לעומת זאת, הגדלת הביוסינתזה של תאים באמצעות ביטוי יתר של גנים סינתאז צלולוז (ראה FLT:0CesAveFLT:1) או על ידי מטהר רגולטורים שליליים כגון FLT:2PvKOR1FLT 3: 3 יכול להעלות את שבריר הקיר התא זמין עבור רווחי אנרגיה.

לחץ על סובלנות: דפדרציה, קר ו Salinity

(הופנה מהדף [[1948]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[[[1924]]

● ● יעילות וחלוקת פחמן

(הופנה מהדף C4 פוטוסינתזה, שכבר יעילה יותר מ- C3 מסלולים, אבל עדיין יש מקום לשיפור.Overexpressing C4 phosphosphoenolpuvate carboxylase (FLT:0PvPEppppppphi) או ruate phospuspus (FLT:2PvPPDrea 18) 000 יכול גם להחליף את רמת האחסון המבנית של פחמן אופטימפוס יותר מאשר ® מאשר ®.

זמן וצמיחה

(התחמי) הוא צמח קצר יומי; הפריחה מושרה על ידי הפחתת אורך היום.הפריחה המוקדמת יכולה להגביל את הצמיחה הצמחית ולהקטין את הביומסה הסופית, על ידי דפוק למטה או overexpressing:0PvFTigirFLT או FLT:2PvSTANSFLT 3 homologs, החוקרים יצרו את העיכובים האלה בשלב מאוחר יותר של חום, אך לא ניתן לדלקת בחורף, גם כן, לאחר כמה שבועות.

מחקרים אמיתיים ותוצאות ניסיוניות

מספר מחקרים בולטים ממחישים את הפוטנציאל של הנדסה גנטית ב- Compgras. at the University of Florida, צוות בראשות ד"ר פרדריק אלפטר השתמש CRISPR כדי לדפוק את FLT:0PvKOFLT:1 גן, אשר מקודמת ent-kaurenoic acider חמצוןidase, אנזים מפתח בגלילנין ביותזה שנוצרת'.

במכון הביו-אנרגיה המשותף של מחלקת האנרגיה של ארה"ב, החוקרים התמקדו ב-FLT:0PvIRX10FLT:1 המעורב ב-xylan biosynthesis. Reducing תוכן xylan ירד הביומסה של יבולת הסוכר, מה שמוביל לתשואות סוכר גבוהות יותר לאחר טיפול מוקדם.

אתגרים ושיקולים

סיכונים סביבתיים ואסטרטולוגיים

Switchgras הוא יליד צפון אמריקה, וזנים מהונדסים גנטית יכולים להיות היברידיים עם אוכלוסיות פראיות או מפרות.סיכון של זרימת גנים נמוך יחסית כי מתגגרה הוא בעיקר סטריליאנית ומחצה, אבל פיזור מאומתי אבקה נשאר דאגה פולשנית, חוקרים מפתחים אסטרטגיות המכילות ביולוגיות משופרות, כגון הנדסה זכריות או טרנספורמציה chloroplastית (אשר היא סובלנות אימהית ואינו יכול להגביר את הסימפטומים האקולוגיים כמו גם כן).

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

בארצות הברית, גידולים מהונדסים גנטית נופלים תחת פיקוח של USDA, EPA ו- FDA, בהתאם לטבעו של השינוי. גנומה-טוויטציה שאינם מכילים DNA זר (למשל, סטיות קטנות או מוטציות נקודה) עשויים להיות כפופים פחות מוטציות מחמירות אם הם יכלו לפתח באמצעות גידול קונבנציונלי של דולרים.

אתגרים טכניים וביולוגיה

Switchgras הוא אלתורמלכודוליד עם גנום גדול, מורכב (~1.6 Gb), ביצוע מניפולציה גנטית יותר מאתגר מאשר במינים דיפלואידים.יעילות הטרנספורמציה נותר נמוך יחסית, יציב טרנסגנה על פני דורות מרובים יכול להיות משתנה.חוקרים עובדים כדי לשפר פרוטוקולים טרנספורמציה באמצעות חידושים או הסתברות גבוהה יותר של גנים קטנים; 0Agrobacterium 1DanceFLT:1, ואפקטים משופרים אחרים הם בעיה שונה כי הם הרבה יותר מאשר תכונות אנטי-גנטיות גנטיות.

קבלת פנים וקידום שוק

קבלה לצרכנים ובתעשייה של GM ביבולי אנרגיה היא בדרך כלל יותר נוח מאשר לגידולי מזון, אבל התנגדות עדיין קיימת. Clear Labeling, שקוף סיכון תקשורת, ומעורבות עם בעלי עניין (כולל חקלאים, קבוצות שימור, ומפעילי ביו-פיננסיים) הם חיוניים.מספקים מוקדמים עשויים להיות מוכנים יותר להשתמש בזנים גנום-תרגול גנום-תרגול אם הם מוצגים כ- non-transgenic (SDN-1 עורכים ללא DNA זר).

עתיד Outlook וחדשנות

העשור הבא מבטיח התקדמות מהירה בהנדסת גנים.כלים ביולוגיה סינתטית, כגון גורמי תמליל מעצבים ומודולים מיקרו-RNA ממונדסים, יאפשרו לחוקרים ביטוי גנים בסדר גודל עם דיוק מרחבי וזמני. השימוש בפלטפורמות חיזוי גבוה באמצעות חישוב גבוה (רומנים, חיישנים, הדמיה צמחית אוטומטית) יזרז את ההקרנה של קווים מהונדסים בסביבות שדה.

עוד גבול מרגש הוא שילוב של הנדסה גנטית עם מערכות יבול בר קיימא.לדוגמה, מהנדסים לחקור דרכים להפוך את מתגים למולקולות אנרגיה גבוהה (למשל, אוסטרפן או terpenes) ישירות לתוך rhizosphere, שבו ניתן לקצור את הדימום ללא קצירת הצמח עצמו.

שיתופי פעולה בינלאומיים, כגון סוכנות האנרגיה הבינלאומית & #8217;s Bio Energy Task 39, פוגעים במאמצי מחקר ושיתוף של germplasm ונתונים. אינטרס פרטי-מגזרי גדל גם, עם כמה חברות ביו-טכנולוגיה חקלאיות משקיעות ביבולים ביו-אנרגיה ייעודיים.אם מסלולים רגולטוריים נשארים נוחים ותוצאות שדה ממשיכים לאשר את הבטיחות והיעילות של מתגים מהונדסים, המסחר יכול להתחיל בתוך 5-10 שנים לגנום ולחוות עבור זנים מעט מאוחר יותר.

מסקנה

הנדסה גנטית מציעה דרך מדעית מבוססת יותר ויותר מעשית להגדיל באופן משמעותי את התשואה הביומסה במגרשים. על ידי מיקוד גנים ספציפיים המסדירים את הרכב הקיר התא, סובלנות הלחץ, יעילות פוטוסינתזה, ומשך הצמיחה, החוקרים כבר הוכיחו עלייה כפולה-ספרתית בתשואות בסביבה מבוקרת וניסויים שדה מוקדם להמשיך את הפעילות של הנדסה מתקדמת. אתגרים הקשורים רגולציה, סיכון אקולוגי, ומורכבות טכנית להישאר, אבל הם מטופלים באמצעות מחקר קפדני ואחראית וחדשנות, כמו גם כן, כמו גם את העולם כולו, יכול לשלוף את הפוטנציאל שלה.