當(dāng)前位置:首頁 > 芯聞號 > 充電吧
[導(dǎo)讀]植物是自然界最杰出的化學(xué)家之一。與動物不同,它們不能逃離掠食者或病原體,也無法為了尋找伴侶或散播種子把自己連根拔起。 圖自YW Low 因此,他們制造毒素等化學(xué)物質(zhì)來殺死細(xì)菌,制造苦味生物堿來抵御草

植物是自然界最杰出的化學(xué)家之一。與動物不同,它們不能逃離掠食者或病原體,也無法為了尋找伴侶或散播種子把自己連根拔起。


圖自YW Low

因此,他們制造毒素等化學(xué)物質(zhì)來殺死細(xì)菌,制造苦味生物堿來抵御草食動物的啃食,產(chǎn)生甘甜的花蜜和寶石般的色素來吸引授粉者或鳥類的駐足,幫它們散播種子。

可以說,化學(xué)物質(zhì)是植物制造愛和挑起戰(zhàn)爭的一種方式。

但是樹木、灌木和花朵如何獲得這些能力的?

在一項新的研究中,科學(xué)家們通過梔子花的發(fā)展來探索這個問題。梔子花是一種常綠灌木,葉綠花白,在熱帶地區(qū)常作為庭院觀賞植物種植。


圖自YW Low

研究人員首次對梔子花的基因組進行了測序。然后,他們深入研究了這一植物是如何制造出一種稱為藏紅花素的化合物的。這種顏色鮮艷的化學(xué)成分使藏紅花具有朱紅色的色調(diào),也使梔子花成熟的果實呈橘紅色。

這項研究確定了與藏紅花素相關(guān)的基因,并在實驗室中利用這些基因制造出了藏紅花素。這項工作包括解密梔子花一步一步合成藏紅花素的過程,為大規(guī)模生產(chǎn)藏紅花素奠定了基礎(chǔ)。科學(xué)家認(rèn)為藏紅花素具有抗氧化劑的藥用特性。

該研究還探討了梔子花中藏紅花素的來源。這項在6月18日發(fā)表于BMC Biology上的發(fā)現(xiàn)著重強調(diào)了一種名為串聯(lián)基因復(fù)制的進化過程的力量,在這個過程中,DNA的意外復(fù)制使有機體能夠靈活地擴展自己掌握的遺傳工具庫。這只是植物發(fā)展新功能的方式之一,但卻是至關(guān)重要的一種。

該研究的合著者、布法羅大學(xué)生物學(xué)家Victor Albert博士說:“重要的原則是植物可以重塑事物。它們可以復(fù)制遺傳工具包的某些部分,并對功能稍加調(diào)整。假設(shè)您有一把螺絲刀,但頭部很大,使用不太方便。您可以復(fù)制那把螺絲刀,同時磨削頭部,使它變小,從而使它適用于小螺釘。與此同時,你仍然可以使用原來的大頭螺絲刀來處理大螺釘。這些植物就是這么做的?!?/p>


圖自YW Low

該研究的共同通訊作者宋經(jīng)元博士表示:“在研究對中醫(yī)和現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究都如此重要的植物的基因組時,發(fā)現(xiàn)這些分子的‘計策’是令人興奮的?!?/p>

他來自中國中醫(yī)藥資源工程研究中心,該研究中心隸屬于中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院和北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院。

該項目由中國中藥資源工程研究中心和中國中醫(yī)科學(xué)院的宋博士、陳世玲博士以及意大利國家新技術(shù)、能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展機構(gòu)的Giovanni Giuliano博士領(lǐng)導(dǎo),第一作者是中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院和北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院的徐志超博士和浦向東先生。徐博士同時隸屬于中藥資源工程研究中心。

紐約州立大學(xué)布法羅分校生物科學(xué)教授,新加坡南洋理工大學(xué)客座教授Albert和他的學(xué)生為研究做出了重要貢獻。他們進行了生物信息學(xué)研究,幫助揭示子藏紅花素和咖啡因合成在梔子花和咖啡植物中的進化史。

DNA倍增如何幫助植物擴展其基因庫

在串聯(lián)復(fù)制事件中,單個基因在復(fù)制過程中會被錯誤地復(fù)制。由于物種會隨著時間的推移而進化,多余的DNA可以自由突變并發(fā)展出新的功能。

研究得出結(jié)論,在梔子花中,串聯(lián)復(fù)制導(dǎo)致了藏紅花素合成所需的基因的進化。這項研究表明,這種基因復(fù)制的形式還使梔子花的近親中果咖啡能夠發(fā)展出產(chǎn)生咖啡因的基因。同時,研究還將梔子花的DNA與中果咖啡的DNA和其他幾種植物的DNA進行了比較。

Albert表示:“在這種情況下,我們看到了相同的潛在進化機制,這些機制產(chǎn)生了串聯(lián)而重復(fù)序列,從而在兩種植物中產(chǎn)生了兩種不同的目標(biāo)生物合成途徑。就拿中果咖啡和梔子花來說,它們是從一個緊密而共同祖先演化而來的,在某種情況下,中果咖啡的串聯(lián)基因通過復(fù)制形成了中果咖啡,并瘋狂制造了咖啡因。另一方面,相關(guān)基因在梔子花中大量復(fù)制,從而產(chǎn)生了藏紅花素?!?/p>

由植物制成,但對人類也有用

藏紅花素不僅存在于梔子花中,還藏于各種藏紅花中。這些物種沒有從一個共同的祖先那里繼承制造藏紅花素的能力:他們進化了出了屬于自己的基因庫。巧克力、茶和咖啡中的咖啡因基因也是如此。

Albert說:“植物正在玩有趣的植物相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的多重進化游戲。當(dāng)然,所有這些植物化學(xué)物質(zhì)對植物都是有用的,它們要么能夠抵抗病原體,要么能夠發(fā)揮作用引誘昆蟲?!?/p>

說到梔子花,植物果實火熱的顏色有助于擴大物種的范圍,有助于吸引那些以水果為食的動物,它們吃下果實,把種子排泄到新的地方。

盡管植物為了自身的利益進行化學(xué)反應(yīng),但它們產(chǎn)生的化合物也可以使人類受益。阿司匹林與柳樹皮中發(fā)現(xiàn)的化合物密切相關(guān)。地高辛用于治療心臟疾病,它來自毛地黃植物。藏紅花素的抗氧化特性引起了研究人員的興趣,現(xiàn)在,科學(xué)家們已經(jīng)掌握了在實驗室中制造該化學(xué)品所需的知識。

猜你喜歡的商品>>

一次性醫(yī)用外科口罩50只 39.9元
南極人充電式聲波電動牙刷 券后價7.9元
【三只松鼠】 早餐蛋糕面包兩箱 券后價 32.9元
超輕透氣減震跑步運動鞋 券后價79元
國民高彈緩震 運動休閑鞋 券后價74元
親膚大豆纖維七孔空調(diào)被 券后價 79元
騰訊視頻會員年費99元/京東plus聯(lián)合年卡128元

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉