东方时讯网英国诺里奇厄勒姆研究所的科学家表示，他们已经能够将烟草植物变成蛾类性信息素的太阳能工厂。此外，他们还展示了如何有效管理这些分子的生产，以免妨碍植物的正常生长。
农民可以在农作物中悬挂信息素分散器，以模仿雌性昆虫的信号，诱捕或分散雄性寻找配偶的注意力。其中一些分子可以通过化学过程生产，但化学合成通常很昂贵并且会产生有毒的副产品。
领导这项新研究并领导厄勒姆合成生物学小组的NicolaPatron博士相信，该团队的工作将为常规使用植物生产各种有价值的天然产品铺平道路。
科学家设计了一种烟草，本塞姆氏烟草，以产生蛾性信息素。[马丁·巴罗/盖蒂图片社]
Patron说：“合成生物学可以让我们对植物进行工程改造，以制造更多它们已经生产的东西，或者我们可以提供遗传指令，让它们能够构建新的生物分子，例如药物或这些信息素。”
在植物生物技术杂志上发表的这项最新研究“本塞姆氏烟草中昆虫信息素生物合成的可调控制”中，研究人员与瓦伦西亚植物分子和细胞生物学研究所的科学家合作，设计了一种烟草，本塞姆氏烟草，以产生蛾性信息素。同样的植物以前被设计用来生产埃博拉抗体，甚至是用于COVID疫苗的冠状病毒样颗粒。
新的DNA序列
该小组在实验室中构建了新的DNA序列来模拟飞蛾基因，并引入了一些分子开关来精确调节它们的表达，从而有效地开启和关闭制造过程。
“之前的工作表明，植物可以用作健康、医学和农业中使用的分子的生产平台。已经在稳定的转基因植物和使用瞬时表达策略中举例说明了生产。特别是，烟草属物种经过改造可以产生一系列有用的分子，包括昆虫性信息素，这些分子对农业害虫的物种特异性控制很有价值，”研究人员写道。
“迄今为止，大多数研究都依赖于所有通路基因的强组成型表达。然而，微生物研究表明，可以通过控制和平衡基因表达来提高产量。因此，提供对基因表达时间和水平控制的合成调控元件可用于最大化异源生物合成途径的产量。
“在这项研究中，我们展示了使用通路工程和合成遗传元件来控制本塞姆氏烟草中鳞翅目性信息素产生的时间和水平。我们证明铜可以用作一种低成本的分子，用于严格调控的诱导表达。此外，我们展示了构建结构如何影响相关基因表达，从而影响多基因构建体中的产物产量。
“我们比较了许多合成的正交调控元件，并证明了表达由基于dCas9的合成转录激活因子介导的构建体的最大产量。这里展示的方法为植物代谢途径的异源重建提供了新的见解。”
微调信息素的产生
新研究的一个重要组成部分是能够微调信息素的产生，因为强迫植物不断构建这些分子有其缺点。
“随着我们提高效率，太多的能量从正常的生长和发育中转移出来，”Patron解释道。这些植物产生了大量的信息素，但它们无法长得很大，这从根本上降低了我们生产线的产能。我们的新研究提供了一种更微妙地调节基因表达的方法。
“我们已经证明我们可以控制每个基因相对于其他基因的表达水平。这使我们能够控制所生产产品的比例。
“正确的配方对于飞蛾信息素尤为重要，因为它们通常是两种或三种分子以特定比例混合的混合物。我们在西班牙的合作者现在正在提取植物产生的信息素，并在分配器中对其进行测试，以了解它们与雌性飞蛾相比效果如何。”
Patron指出，使用植物的一个主要优势是使用化学过程构建复杂分子的成本可能要高得多。植物产生一系列有用的分子，这些分子已经如此新颖的技术来适应和改进现有的机器。
“在未来，我们可能会看到满是植物工厂的温室提供了一种更环保、更便宜、更可持续的方式来制造复杂的分子，”她指出。