这里是科学美国人——60秒科学系列,我是克里斯汀·赫尔曼
人们种植烟草植物自然是用来制作香烟的 。但烟草也大量应用于科学研究 。一项新研究表明,烟草能被基因改造,以大量生产一种在商业上非常重要的细菌酶——纤维素酶 。这种酶有多种工业用途,包括作为生物燃料生产的制剂 。
经改造后,即使烟草的植物机制被选为制造酶的工厂,与未经改造的烟草相比,其在野外生长时产量也不会降低 。这一事实相当引人注目,因为你可能会怀疑,当植物消耗大量资源来创造大量纤维素酶时,它会难以生长 。但这里的情况并非如此 。
这项概念验证研究发表在《自然·植物》期刊上 。
伊利诺伊大学的植物生物学家贾斯汀·麦克格拉斯是这项研究的其中一个主要作者 。他表示,这项研究可以降低酶和某些疫苗等有用蛋白质的生产成本 。这是因为在野外种植烟草,比在室内大型发酵桶中培养转基因酵母和其他微生物要便宜得多 。下面是麦克斯拉斯所说:
“我们通过这项研究估计,生产1克这种纤维素酶的成本在20美分到1美元之间,而目前的方法,依据你所使用的方法类型,可能会花费数百至数千美元 。”
在野外而不是室内种植这些烟草,还可以使人们更容易获得大规模生产的药用和工业蛋白质 。
但每次你在开放区域种植转基因作物,人们就会担心,植入作物中的DNA会逃跑,进到其他生物体中 。但研究人员通过避开细胞核来保护该系统免遭此类事件,细胞核是DNA进行复制和传递的场所 。相反,他们修改了叶绿体中的DNA,叶绿体是负责光合作用而不是繁殖的细胞器 。
“这增加了一个非常好的安全特征 。”普渡大学的资深生物技术研究员莱纳·费舍尔说到 。他并未参与这项研究 。“因此,烟草花粉中基本上没有任何叶绿体,所以应该也不会有异型杂交的风险”——也就是说,就外来DNA进入自然界中其他植物来说,目前没有可预见的风险 。
进一步研究将确定该系统能否产生其他有价值的酶,这可能有助于将烟草从健康敌人转变为盟友 。
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