我想创造能够拯救世界的超级植物！

我想创造能够拯救世界的超级植物！

2017/04/30

我想创造能够拯救世界的超级植物！植物基因调控技术创造无限可能

❶它共同控制控制基因功能的转录因子。
❷VP16 方法可阻止转录抑制因子的作用，这在以前是不可能的。
❸VP16 方法是一种利用基因组编辑加速育种的方法。

 

　基因参与控制植物的特性和形状。这些基因的功能由充当加速器的转录激活子和充当刹车的转录抑制子以平衡的方式控制。 AIST 开发了一种技术，可以共同抑制这些转录因子的功能，并赋予植物特殊的性状。此外，他们还培育出了能够将大约 300 种拟南芥转录抑制子的刹车变成加速器的植物。
　这一结果不仅限于模式植物拟南芥。如果这一技术能够应用到蔬菜等食用植物上，开发效率将大大提高，不仅可以避免因全球变暖和气候反季节而导致蔬菜短缺的情况，而且还可以开发出能够解决未来粮食问题的品种。此外，它是一项具有无限可能性的技术，有望用于生产工业原材料和生物质燃料，以及创建可为解决能源和环境问题做出贡献的“超级工厂”。

控制基因“指挥塔”转录因子

　植物可以称为植物，但种类几乎是无限多的，有各种颜色的花、各种形状的叶子、各种高度的树木，适应不同的环境。决定花和叶的形状、何时结果以及如何承受干燥和低温等环境。生物体的形状、功能和特性的控制都与称为基因的生物蓝图有关。

　然而，有趣的是，基因作为蓝图，仅仅存在并不能正常发挥其功能。

　基因发挥作用的时间和程度是由称为转录因子的物质（蛋白质）控制的。它们的功能就像汽车的油门和刹车。加速器用于表达基因中印记的信息，刹车用于在必要时停止它。通过转录因子作为控制塔，植物在适应日常环境变化的同时生长和生存。”

日本产业技术研究院生物过程研究部研究“超级植物”的藤原堇如是说。通过控制充当加速器和刹车的转录因子（分别称为转录激活子和转录抑制子）的功能，藤原试图有效地创造出具有通常难以获得的强烈特征的植物。

　为什么？这是因为这项研究可能会解决人类问题。

集体抑制转录因子以创造强大的特性

　AIST 在研究这种植物转录因子方面拥有世界一流的记录。尤其众所周知的是“CRES-T方法”，它将加速器型转录因子转化为制动器。

　“这种方法是革命性的，因为它同时抑制了转录激活剂的活性，”藤原说。基因的作用可以通过观察植物中某一特定基因被破坏时发生的变化来证实，但植物基因中存在大量重复，即使一个基因被破坏，其他基因往往会补偿其功能。换句话说，为了了解基因的作用，我们必须同时抑制引起某种作用的基因的功能。

　由于植物的性质以及直到最近还缺乏成功靶向和破坏特定基因的技术，精确定位基因的影响极其困难。

　随着可同时抑制它们的CRES-T方法的出现，终于可以发现多种转录激活因子的功能。由此，基因和转录因子的研究开始快速推进。

　此外，CRES-T方法的创建使得创造具有强烈特征的植物成为可能，而使用以前的方法很难获得这些特征。该技术已被应用于培育多种植物，包括耐高盐、耐低温、耐干旱的植物。

所有转录因子都可以使用VP16方法控制

然而，CRES-T方法也有弱点。由于这项技术将加速器变成了制动器，因此它不能应用于原本起到制动器作用的转录抑制子。藤原打算使用 CRES-T 方法的反向版本。

藤原将一种被称为“VP16法”的方法应用于植物。通过在转录抑制蛋白中添加一个名为 VP16 的激活结构域（多肽），我们发现转录抑制蛋白的功能（通常抑制某些基因的表达）可以立即被抑制。换句话说，VP16方法可以产生具有强烈特征的植物，而这些特征只有通过一遍又一遍地繁殖几种转录抑制子的突变体才能获得。

解决人类紧迫问题的无限可能性

　用于研究的拟南芥有大约300种转录阻遏蛋白，但首先，通过将VP16方法应用于每种转录阻遏蛋白，综合创建了大约300个拟南芥菌株，并收集了种子。他们通过观察所有品系在正常条件下生长时发生的情况来完成数据。

　同时，我们在低温、干燥等特殊条件下培育这些品系，寻找能够抵抗各种环境的品系。他们还发现了具有使用现有方法无法轻易识别的特征的菌株，例如即使冷冻也不会冻结，即使两周不浇水也不会死亡。

　现在覆盖了大约 300 个物种的种质和数据，搜索目标基因以创建具有这些性状的品种变得更加容易，例如“我想开发早开花品种”、“我想以节省空间的方式增加种子产量”和“我想创造可以在沙漠中生长的谷物。”

　地球上存在很多问题，例如资源/能源问题、粮食问题、环境问题，但植物不仅作为食物很重要，还可以用作生物质燃料。它们还通过吸收二氧化碳和减缓全球变暖以及通过在土壤中储存水来防止洪水破坏来解决环境问题。

　“通过开发超级植物，我们将为解决这些问题并实现更健康、更丰富的生活做出贡献。这就是我们的使命。”藤原微笑着说道。

　使用VP16方法获得的约300个拟南芥品系的知识也可以有助于基础研究的进展，例如阐明转录抑制子的功能。该技术预计将具有广泛的工业应用，例如提高单位面积产量、开发能够应对全球变暖的品种、利用不适合种植的土地以及提高植物工厂的生产效率等。

　此外，VP16方法也有望成为利用近年来备受关注的“基因组编辑”技术加速育种的手段，该技术可以根据需要进行基因改造。要将基因组编辑应用于育种，首先需要了解哪些基因应该被基因组编辑破坏。 Fujiwara 等人的菌株和数据。所开发的技术将使得在发现赋予所需性状所必需的基因的过程中更有效地前进成为可能，而迄今为止，这必须通过摸索或随意来完成。

基因组编辑技术在日本尚未立法，但如果将其与基因改造分开分类，公司可能会感到不那么抵触。从这个意义上说，所开发的植物基因控制技术可以说是一个有吸引力的成果，它将让企业更容易地利用基因组编辑技术。

　如今，基因组编辑的实际应用已经临近，超级植物的创造和知识产权的创造可以说是“先到先得”的情况。如果您有“创造这样的植物”的梦想，请联系我们。我们可以预期结果将显着改变传统的育种概念。我们希望通过创建定制工厂来最大限度地发挥公司所需的特性，为社会做出贡献。''