Pflanzen in biologische Fabriken verwandeln

Genmanipulation hat einen langen Weg zurückgelegt.

Menschen nutzen die Genmanipulation seit Jahrtausenden, lange bevor wir in Laborkitteln gearbeitet haben. Von süßen Hunden bis zu essbaren Früchten, selektive Zucht wird seit langem zur Kultivierung verwendet Pflanzen und Tiere von hohem Wert.

Heutzutage führen Wissenschaftler in Labors genauere genetische Manipulationen durch. Aber die Ergebnisse waren nicht immer perfekt. Bis vor kurzem, genetische Veränderung könnte ein wenig klobig sein und Organismen produzieren, die in einem Labor gedeihen, aber nicht unter realen Bedingungen.

Kontrolle übernehmen

Professor Ryan Lister von der University of Western Australia hat a Krepppapier wie Pflanzen durch ausgefeiltere genetische Bearbeitung besser gestaltet werden können.

„Organismen haben komplexe Programme, die steuern, wann, wo und in welchem ​​Maße Gene an- oder abgeschaltet werden“, sagt Ryan.

„Wir wollen Pflanzen mit Raffinesse gleich was gentechnisch verändern natürliche Entwicklung hat erreicht."

Diese komplexen Steuerungsprogramme, die sich natürlich entwickelt haben, ermöglichen es der Pflanze, auf ihre Umgebung zu reagieren. Beispielsweise könnte eine Pflanze auf natürliche Weise ein Gen entwickelt haben, das nur unter hohen Hitzebedingungen „angeschaltet“ wird. Wenn Sie das natürliche genetische Kontrollprogramm identifizieren können, das bewirkt, dass dieses Gen aktiviert wird, können Sie dieses Kontrollprogramm in einem anderen Teil der Pflanze reproduzieren. In diesem Beispiel bedeutet dies, dass Sie eine Anlage so konstruieren könnten, dass sie auf ganz bestimmte Weise auf Wärme reagiert.

Klimaschutz

Die Beherrschung dieser Ebene von genetische Manipulation könnten den Forschern eine bessere Kontrolle über die wirtschaftliche Leistung von Pflanzen geben. Es könnte sie in fein abgestimmte biologische Fabriken verwandeln, die effizient hochwertige Moleküle herstellen oder ihre Reaktion auf harte äußere Einflüsse wie Schädlinge und Klimawandel verbessern.

Die Anwendungen dieser Forschung sind breit gefächert. In Australien könnte es ein Game Changer für die sein Landwirtschaftssektor, das immer zunehmend anfällig an raue Umgebungsbedingungen.

„Wenn das Wetter unberechenbar wird, führt dies zu einer Destabilisierung etablierter Systeme“, sagt Ryan.

Klimaschützende Pflanzen waren also wahrscheinlich eine naheliegende Anwendung der Forschungsergebnisse.

Was ist mit dem Anbau von Pflanzen im Weltraum? Kann Ryans Forschung uns dabei helfen?

Weltraumsamen

Ryan ist Teil einer Multi-Universität Forschungsprojekt genannt das Australian Research Council Center of Excellence in Plants for Space. Das Projekt wird erforschen, wie Pflanzen entwickelt werden können, die in außerirdischen Umgebungen gedeihen.

„Als sich die Menschen in den letzten Jahrtausenden über die ganze Welt ausgebreitet haben, haben wir Pflanzen mitgenommen. Pflanzen untermauern unsere Zivilisation und bereichern unser Leben und unsere Gesundheit“, sagt Ryan.

„Ganz zu schweigen davon, dass sie unglaublich effiziente und vielseitige Maschinen sind, die eine enorme Vielfalt an Molekülen und Materialien erzeugen können.“

Wenn wir Kolonien auf dem Mond oder Mars errichten würden, wäre es schwierig, Maschinen zu bringen, die Medikamente oder andere Materialien herstellen. Aber wenn wir Pflanzen so manipulieren können, dass sie bestimmte Moleküle nach Bedarf produzieren, müssen wir nur die Samen mitbringen, um diese Pflanzen zu züchten.

Zurück auf den Boden

Zurück auf der Erde kann Ryans Forschung auf andere Dinge wie vertikale Landwirtschaft angewendet werden. Die innovative landwirtschaftliche Praxis basiert auf streng kontrollierten Umwelteinflüssen.

„Wenn wir Pflanzen in einer effizienten, kontrollierten Innenumgebung anbauen, können wir ein sehr hohes Wachstum und eine sehr hohe Produktivität bei wirklich geringem Nährstoff- und Wasserverbrauch erzielen“, sagt Ryan.

„Aber das sind völlig andere Umgebungen als die, in denen sich die Pflanzen entwickelt haben, und sie bringen ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Wir wollen diese überwinden, um noch mehr Produktivität und Vielseitigkeit zu erreichen.“

„Die Indoor-Landwirtschaft könnte die Herausforderungen des Transports beseitigen frisches Erzeugnis von weit entfernten Bauernhöfen, wo sie konventionell produziert werden, zu den Hauptnachfrage- und Verbrauchsstellen. Und für einige Länder mit begrenztem Land könnte dies ein echter Segen sein, um die Herausforderungen der Ernährungssouveränität zu meistern.“

Es sind viele Schritte zu unternehmen, bevor wir gentechnisch veränderte Pflanzen auf dem Mars anbauen. Aber wie jeder weiß, der schon ein wenig gärtnert, wächst aus kleinen Dingen Großes.

Bildquelle Particle