Wissenschaftler haben einen genetischen „Umschalter“ für Pflanzen entwickelt, der es ihnen ermöglicht, spezifische Eigenschaften wie Fruchtreife und Trockenresistenz zu steuern. Dieser Durchbruch könnte die Landwirtschaft revolutionieren und dazu beitragen, globale Herausforderungen zu bewältigen.
Forscher der Colorado State University haben erfolgreich einen synthetischen genetischen Umschalter in ausgewachsenen Pflanzen implementiert. Synthetische Biologie beinhaltet das Design und die Konstruktion neuer DNA-Segmente, die wie Schaltkreise in der Elektronik funktionieren. Dieses innovative Werkzeug ermöglicht es Wissenschaftlern, spezifische Gene innerhalb einer Pflanze zu aktivieren oder zu deaktivieren, ähnlich wie ein Schalter eine Glühbirne steuert.
Die in ACS Synthetic Biology veröffentlichte Forschung wurde von Professor June Medford vom Department of Biology und Professor Ashok Prasad vom Department of Chemical and Biological Engineering geleitet. Das Team konzentrierte sich darauf, die Komplexitäten von mehrzelligen Pflanzen zu überwinden, die im Vergleich zu einzelligen Organismen eine erhebliche Herausforderung darstellen.
Das Team synthetisierte pflanzliche DNA-Komponenten und entwarf ein genetisches Umschaltsystem unter Verwendung mathematischer Modellierung. Dieser Ansatz ermöglichte es ihnen, verschiedene Kombinationen zu testen, bevor sie eine effektive identifizierten. Anschließend transformierten sie Pflanzen mit den ausgewählten DNA-Sequenzen und beobachteten die Ergebnisse über 12 Tage.
Professor Medford betonte den kollaborativen Charakter des Projekts, das biologisches Fachwissen mit mathematischer Modellierung kombinierte, um Schlüsselsignale zu identifizieren. Die Forschung zeigt, dass diese Schaltkreise in der gesamten Pflanze funktionieren und verschiedene Funktionen über ihren gesamten Lebenszyklus regulieren. Professor Prasad hob das Potenzial für Landwirte hervor, ihre Kulturen zu kontrollieren, indem sie Eigenschaften wie Trockenheitstoleranz aktivieren.
Diese Technologie bietet der Gesellschaft zahlreiche Vorteile, darunter eine verbesserte Ernährungssicherheit und die Entwicklung neuer Materialien. Sie könnte es Landwirten ermöglichen, sich an unvorhersehbare Klimabedingungen anzupassen und die Ernteerträge zu verbessern. Die Fähigkeit, Pflanzeneigenschaften zu steuern, eröffnet aufregende Möglichkeiten für die Landwirtschaft und die ökologische Nachhaltigkeit.