工程植物生产性香水以欺骗害虫并替代杀虫剂

通过使用精确的基因工程技术，诺里奇厄勒姆研究所的研究人员已经能够将烟草植物变成飞蛾性信息素的太阳能工厂。

至关重要的是，他们已经展示了如何有效地管理这些分子的生产，以免妨碍植物的正常生长。

信息素是由生物体作为交流手段产生和释放的复杂化学物质。它们允许同一物种的成员发送信号，其中包括让其他人知道他们正在寻找爱。

农民可以在作物中悬挂信息素传播器，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产生，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研究所合成生物学小组的Nicola Patron博士利用尖端科学让植物生产这些有价值的天然产物。

合成生物学将工程原理应用于生命的构建块DNA。通过创建带有构建新分子指令的遗传模块，Patron博士和她的团队可以将烟草等植物变成只需要阳光和水的工厂。

“合成生物学可以让我们设计植物来制造更多他们已经生产的东西，或者我们可以提供遗传指令，使它们能够构建新的生物分子，如药物或这些信息素，”Patron博士说。

在这项最新工作中，该团队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Nicotiana benthamiana，以生产飞蛾性信息素。该工厂以前被设计用于生产埃博拉抗体甚至样颗粒，用于COVID疫苗。

该小组在实验室中构建了新的DNA序列以模拟飞蛾基因，并引入了一些分子开关来精确调节其表达，从而有效地打开和关闭制造过程。

新研究的一个重要组成部分是微调信息素产生的能力，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，”Patron博士解释说。

“这些工厂正在产生大量的信息素，但它们不能长得很大，这基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。

在实验室中，研究小组着手测试和完善负责产生模仿蛾类(包括脐橙虫和棉铃虫蛾)性信息素的特定分子混合物的基因控制。

他们表明，硫酸铜可用于微调基因的活性，使它们能够控制基因表达的时间和水平。这一点尤其重要，因为硫酸铜是一种廉价且易于获得的化合物，已被批准用于农业。

他们甚至能够仔细控制不同信息素成分的产生，使他们能够调整鸡尾酒以更好地适应特定的飞蛾物种。

“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，”Patron博士说。“这使我们能够控制所制造产品的比例。

“正确使用配方对于飞蛾信息素尤其重要，因为它们通常是特定比例的两三个分子的混合物。我们在西班牙的合作者现在正在提取植物制造的信息素，并在分配器中进行测试，看看它们与雌性飞蛾相比如何。

该团队希望他们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。

“使用植物的一个主要优点是，使用化学过程构建复杂的分子可能要昂贵得多，”Patron博士说。“植物已经产生一系列有用的分子，因此我们能够使用最新技术来适应和完善现有机器。

“在未来，我们可能会看到充满植物工厂的温室 - 提供一种更绿色，更便宜，更可持续的方式来制造复杂分子。

该研究发表在《植物生物技术》杂志上。

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