chemical-and-materials-engineering
תפקיד הנדסה גנטית בפיתוח מגוון אורז סובלני מלח
Table of Contents
פיזור מים וחילול הקרקע הם מאיצים את האיומים על ייצור האורז העולמי, במיוחד באזורי דלה כגון דלתא Mekong בווייטנאם, דלתא הגנגס-בארה בבנגלדש, ואזורים החוף של סין והודו.עלייה ברמת הים, עודף של כלי הנדסת מים, ופרקטיקות קשיחות גרועות להחמיר את הבעיה, ומיליוני גנכיונות שוליים של אספקת מלחים באופן מיידי, אך יש לפתח באופן ישיר של חומרים משפטיים.
הביולוגיה של מלח מתח אורז
לחץ מלח אורז הוא בעיקר תופעה דו-phase. השלב הראשון, מתח אוסמוטי, מתרחש בתוך דקות עד שעות לאחר חשיפה לריכוזי מלח גבוהים.החוזק האנטוני הגבוה של פתרון הקרקע מקטין את פוטנציאל המים ⁇ , מה שהופך את זה קשה עבור שורשים כדי לקחת מים.זה מוביל לעלים מהירים יותר, סגירה סטומטית, והפחתה של תעבורה שנייה, רעילה, במיוחד ימים קשים כדי לא פחות או יותר מאשר אנזימים רגישים (ניקוליים) כגון אנזימים רגישים).
לחצים משניים נוספים כוללים נזק חמצון ממין חמצן תגובתי (ROS) המיוצר תחת לחץ מלח, חוסר איזון תזונתי (למשל, ירידה מופחתת של סידן ומגנזיום), ודיסורגיה הורמונלית, במיוחד של חומצה אבסציבית ואתלין.התוצאה הכוללת היא צמצום חמור במספר הנדסה עדר, אורך פאניקה, פריון, ומילוי דגנים.
הגבלות על הברדות המסורתיות
גידול ארכיוני לסובלנות מלח אורז נמשך עשרות שנים, עם הצלחה מתונה.ה-FLT:0Saltolrea Limits FLT:1 כמותית locus (QTL), מזוהה במקור ב-Landrace Pokkali, כבר עבר לתוך זנים פופולריים כגון IR64 ו-BR11 באמצעות סמן מחוספס בחזרה על פני השטח, עם זאת, LT2Soled גנים מורכבים יותר, 000.
הנדסה גנטית מתקרב
המונחים: overexpression
(הופנה מהדף ה-[[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1966]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]
(הגישות הטרנסגניות כוללות גם את הצגת הגנים ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
CRISPR-Cas Genome Editing
(הטכנולוגיה CRISPR-Cas מציעה אלטרנטיבה מדויקת יותר ל-Transgenesis.במקום להכניס DNA זר, CRISPR-Cas9 או עורכי בסיס יכולים לשנות גנים אורז קיימים כדי לשפר את תפקודם או לשנות רצפים רגולטוריים.לדוגמה, החוקרים השתמשו ב-CRISPR כדי לשבש את הדחיסות של CIS-FLT:0OsRR22FLT:1, הרגולטור שלילי של סובלנות, וכתוצאה מכך שיפור הפחתת המשקעים של מלח ו-FUS (כולל השתלות) ו-FSTDUS (מפרקטפוספסדלהלן:0ODUSDUSD2D) לא פחות מ-FDUSDUSDUS (כולל שיפור LT) לא LT)
עריכת בסיס - גרסה חדשה יותר CRISPR - מאפשרת החלפת יחיד-נקיט ללא יצירת הפסקות כפולות סטרואנס.טכניקה זו ניתן להשתמש כדי לשחזר את כל השלדים שנמצאו קרובי משפחה פראיים או שדות ישירות בכתות עילית.לדוגמה, מוטציה נקודה ב-FLT:0OsHKT1;5FLT מקדם את העליות שלה כי ביטוי יכול להיות מוצג באמצעות עריכת מלח.
ג'ינס ודרכים תחת חקירה
מעבר לתחבורה הנ"ל, כמה משפחות גנים אחרות מונדסות באופן פעיל לסובלנות מלח אורז:
- (ב) [[1924]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[1924]] [[
- (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה'[ה]] [ה'[ה'[ה']']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ב']']']']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[
- (ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[1924]]]]
- (ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[1924]] [[1924]] [[[[[[[[1924]]]]
- (FLT:0 miRNAsigFLT:1): מיקרו RNAs כגון miR156, miR39396 מנטרים תגובות לחץ מלח על ידי מיקוד גורמי תעתיק הקשורים ללחץ.
גישה אינטגרטיבית – שילובים רב-גנטיים המבטיחים ביותר, תולעים, ומטבולומיקים – משמשת כעת לזיהוי שילובים הרב-גנטיים המבטיחים ביותר.לדוגמה, מחקר שנערך לאחרונה במשותף במשותף (FLT:0OsNHX1FLT:1 עם FLT:2OsBADH1FLT 3 (אשר סינתזזציות חנק) ו-NX) חנקן (NX) חנקן (הת) חנקן)
תוצאות של פריצות דרך ותוצאות של ניסוי שדה
(ב) כמה קווים של אורז מהונדס גנטית, אשר התקדמו מן החממה לניסויים בשטח בחמש השנים האחרונות בסין, קו טרנסגני על פני ביטוי FLT:0OsHKT1;5suFLT:1 תחת מספר כפול של גידולי אורז ספציפיים, אשר העריך 80% לעומת בקרה קונבנציונלית תחת טיפול של 60 מ"מ NaCliration מים, בנגלדש, ב-RRIF228) ו-RIRIR.
אולי המאמץ השאפתני ביותר הוא פרויקט C4 רייס, נתמך על ידי קרן ביל ומלינדה גייטס, שמטרתו להתקין מסלול C4 פוטוסינתזה יעיל יותר אורז. בעוד המטרה העיקרית היא פוטנציאל תשואה גבוה יותר, C4 אורז גם מציג שיפור יעילות השימוש במים, אשר מעניקה באופן עקיף סובלנות טובה יותר ללחץ סמוטי המושרה על ידי salinity.למרות עדיין בפיתוח, הפרויקט כבר יצר כבר עם שינויים משמעותיים בחבילה.
תוצאות אלה מעודדות, אבל חשוב לציין כי רוב הניסויים בשטח נערכים על מגרשים קטנים יחסית בתנאים סניפיים מנוהלים ולא ב ⁇ הסליניות הדינמית ביותר שנמצאו בסביבות חקלאיות אמיתיות. Scaling up ואימות באזורים אגרו-אקולוגיים מגוונים נשאר צעד קריטי הבא.
אתגרים לאימוץ
סודיות ובטיחות הידרדרו
יבולים מהונדסים גנטית עומדים בפני ביקורות רגולטוריות מחמירות במדינות רבות. אורז סובלני מלח, כי הוא מכיל DNA מחוץ למין, חייב לעבור בדיקות נרחבות של מזון ובטיחות סביבתית תחת פרוטוקול קרטגנה על ביו-בטיחות. באיחוד האירופי, אישור הוא איטי במיוחד ופוליטי (גם במדינות כמו בנגלדש והפיליפינים, שם השתלות ביצים בזוזה אושרו, תהליך זה נעשה יותר מעשור, אך ורק לגזעים של ארגון CPRS) של ארגון רגולטורים, אך ורק בקפריסין, אך ורק יותר, אך ורק בקפריסין, אך הוא עשוי להיות מקנדה, אך ורק יותר, אך ורק יותר, אך ורק ב-CRG, אך ורק ב-CRG, כמו אורגניזמים חוקיים, כמו אורגניזמים כמו אורגניזמים חוקיים, אך ורק בקפריסין, אך ורק בקפריסין, כמו אורגניזמים כמו אורגניזמים כמו אורגניזמים כמו אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים כמו בנגלדש, כמו אורגניזמים בנגלדש, ייתכן שמשתנים, כמו בנגלדש ופיליפינים, כמו בנגלדש, ייתכן שמקובל, כמו בנגלדש ופיליפינים, כמו אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים אורגניזמים בנגלדש ופיליפינים, כאשר
קבלה ציבורית וצרכנים
הספקנות הצרכנית לגבי GMOs נותרה גבוהה במדינות רבות של אורז. בסין ובודו, פעילות אנטי-GMO חסמה בהצלחה את השחרור המסחרי של מספר יבולים מהונדסים, למרות ההסכמה המדעית על מידע על "פרנקני מזון" והפחד משליטה תאגידית של אספקת המזון מושרשת עמוקות.למרות שתוכניות של מלח לא כרוכות בהקדמה של ייצור או סובלנותה (התכונות השנויות במחלוקת), הן יכולות להיות כרוכות במחלוקת, כמו נטיות למניעות, כמו הנדסת אורז, למרות שעדיין, הן מורכבות, הן מורכבות, למרות שעדיין, למרות שעדיין, הן מורכבות, הן מורכבות, למרות שעדיין, למרות שעדיין, למרות שעדיין, הן מורכבות, הן מורכבות, למרות שעדיין, הן מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, למרות שעדיין, הן מורכבות, למרות שעדיין, אם כי הן מורכבות, אם כי תוכנות מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, אם כי תוכנות מורכבות, אם כי תוכנות מורכבות, הן מורכבות, אם כי תוכנות מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, למרות שעדיין, הן מורכבות, אם כי תוכנות מורכבות, הן מורכבות, אם כי תוכנות של פעילות גופנית, הן מורכבות, אם כי תוכנות עמידות, אם
שיקולים אקולוגיים ואקוונומיים
סיכונים אקולוגיים פוטנציאליים כוללים זרימת גנים מדגימים ועד קרובי משפחה פרועים (למשל, FLT:0Oryza rufipogoncioFLT:1 באסיה) סולט סובלנות יכול להעניק יתרון סלקטי למינים פראיים, פוטנציאל לשנות דינמיקות אקולוגיות.עם זאת, אורז הוא בעיקר אפיקוגניציה עצמית, ושיעורי זרימת הגנים הם בדרך כלל נמוך (פחות 1% לדור תחת תנאים טיפוסיים של פחמן קוגני, עם טווח, עם טווח ארוך, עם טווח, עם טווח רחב יותר, עם טווח של חום ארוך טווח, עם טווח ארוך טווח, עם טווח, עם טווח רחב של חום עצמי או טווח, עם טווח מוגבל של חום, עם טווח מוגבל של חום עצמי, עם טווח ארוך טווח ארוך טווח, עם טווח של חום עצמי, עם טווח, הוא מסוגל להתגבר על ידי טווח של טווח, עם טווח רחב יותר, עם טווח רחב של חום עצמי, עם טווח רחב יותר, עם זאת, עם טווח רחב של חום עצמי, עם טווח רחב של חום עצמי, עם טווח רחב של מחלות מין ארוך טווח מוגבל של חום עצמי, 000, 000, עם זאת, עם טווח של חום עצמי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000
בעיות כלכליות ושוויון
רוב זני האורז הסובכים למלח מפותחים על ידי מוסדות במגזר הציבורי (למשל, IRRI, מערכות מחקר חקלאיות לאומיות) ולא על ידי תאגידים רב-לאומיים.זהו יתרון מבחינת יכולת היתרה, שכן זנים אלה נועדו בדרך כלל עבור חקלאים בעלי חיים קטנים במדינות מתפתחות ללא עלויות זרע גבוהות.למרות שעלות פיתוח מגוון transgenic - כולל תאימות רגולטורית ובחירת - יכול לעלות על 10 מיליון דולר.
כיוונים עתידיים
מספרx Genome Editing
(הקדמה בטכנולוגיית CRISPR מאפשרת כעת לערוך גנים מרובים באירוע טרנספורמציה יחיד.לדוגמה, באמצעות מערכת CRISPR-Cas9, החוקרים יכולים לכוון מספר רגולטורים שליליים של סובלנות מלח (למשל, FLT:0OsRR22FLT:1, FLT:2OsDSTFLT 3,LT: LT4OSAPS) יכול להאיץ את התפתחות כזו בכל רחבי העולם.
Allele Mining and Synthetic Biology
(ב) מינים של אורז, כגון FLT:0 (Oryza coarctataFLT:1 (ששגשג במים החוף של חוף הים בדרום אסיה), אללים המספקים סובלנות מלח קיצוני לא נמצא אורז מעובד.קדמה בריצוף ארוך טווח וגנום נבדקו על ידי ק"מ (Kerte) ו-Damscendedgates (Ferte) LT) אשר נבדקו על ידי קרובי משפחה פראיים.
עמידות לחוסנות באמצעות הנדסת מיקרוביומה
הגישה המשלימה המתהווה היא להנדס את המיקרוביום השורש כדי לשפר את סובלנות המלח.צמחים halophytic רבים מסתמכים על חיידקים סימביוטיים המייצרים פיטומורים, מדמיינת מדרגה, או להגדיל את זמינות תזונתית, בעוד שלא שינוי גנטי ישיר של הצמח, תוך שילוב של זרעים עם חומרים עמידים ב-FLT:0Azopimbriumve או 1FLT2:
שילוב עם תמיכה בחקלאות והחלטות
אפילו המגוון הסובלני ביותר מלח לא יכול להופיע היטב אם רמות הסליליות הקרקע עולה על התקרה הפיזיולוגית שלה. ניטור בזמן אמת של מוליכות חשמלית הקרקע באמצעות חיישני IoT, בשילוב עם כלים תמיכה בהחלטות מומלץ זמני נטיעה אופטימליים, משטרי השקיה, ו לוח זמנים ללח, ימקסם את היתרונות של GE.
מסקנה
הנדסה גנטית אינה כדור כסף, אבל היא מרכיב חזק של אסטרטגיה רחבה יותר כדי להפוך את ייצור האורז לשומר על האיום הגדל של הצלת הקרקע.ממגז טרנסגנית של ioners ו מגינים אוסמוטיים לגנום מדויק של רגולטורים שליליים, תיבת הכלים הורחבה באופן דרמטי בשני העשורים האחרונים של מחקר כלכלי, אם כי הם מבטיחים: התשואה תחת לחץ אווירי של 40% של חומרים מסוכנים, לעומת 40 אחוזים של ביטוחי מזון פתוחים, עם סיכון ציבורי, עם סיכון של ביטוחי מזון פתוח, עם סיכון של ביטוחי של ביטוחי של ביטוחי אקלים פתוח, עם סיכון ציבורי, עם ניסיון צבאי, עם ניסיון צבאי קבוע, עם 400%, עם סיכון רגולטורים של ביטוחי של ביטוחי אקלים פתוח, עם סיכון מרכזי של ביטוחי, עם ניסיון ארגוני, עם ביטוחי, עם ניסיון צבאי פתוח, עם סיכון גבוה יותר מטווח קבוע של 40% של 40%.
(בקריאה נוספת, ראה את חוות הדעת המקיפה בנושא:0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇