Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Naturprodukt som kan føre til ny klasse av kommersielt herbicid

Anonim

En hage kan være et konkurransemiljø. Planter og usynlige mikroorganismer i jorda trenger alle dyrebar plass til å vokse. Og for å få den plassen, kan en mikrobe produsere og bruke kjemikalier som dreper sine anleggskonkurrenter. Men mikroben trenger også immunitet fra sine egne giftstoffer.

annonse


Ved å lete etter det beskyttende skjoldet i mikroorganismer, spesielt generene som kan gjøre det, oppdaget et team av UCLA-ingeniører og forskere en ny og potensielt svært effektiv type gresskiller. Dette funnet kan føre til den første nye klassen av kommersielle herbicider på mer enn 30 år, et viktig utfall som ugress fortsetter å utvikle motstand mot dagens herbicidregimer.

Ved hjelp av en teknikk som kombinerer datavitenskap og genomikk, fant teamet det nye herbicidet ved å søke gener av tusenvis av sopp for en som kan gi immunitet mot soppgift. Denne tilnærmingen er kjent som "resistensgen-rettet genomgenerering".

Studien, som ble utgitt i Nature, peker også på potensialet for denne genomisk-drevne tilnærmingen som skal brukes i medisin, med applikasjoner som spenner fra nye antibiotika til avanserte kreftbekjempende stoffer.

"Mikroorganismer er veldig klare på å beskytte seg mot de potente molekylene de lager for å drepe sine fiender, " sa Yi Tang, studiens medforsker og en UCLA professor i kjemisk og biomolekylær prosjektering, samt kjemi og biokjemi. "Tilstedeværelsen av disse motstandsgenene gir et vindu inn i molekylernes funksjoner, og kan tillate oss å oppdage disse molekylene og anvende dem på ulike anvendelser i menneskers helse og landbruk."

For eksempel, hvis et resistensgen som beskytter en mikroorganisme fra et antibakterielt produkt er funnet, er det en mulighet for at mikroorganismen også har gener til å produsere den samme antibakterielle forbindelse. Denne funn kan potensielt føre til nye antibakterielle medisiner.

Det nye herbicidet virker ved å hemme funksjonen til et enzym som er nødvendig for plantens overlevelse. Enzymet er en sentral katalysator i en viktig metabolsk vei som gjør essensielle aminosyrer. Når denne banen er forstyrret, dør plantene.

Denne vei er ikke tilstede hos pattedyr, inkludert mennesker, og derfor har det vært et felles mål for forskning og utvikling av herbicid. Det nye herbicidet virker på en annen del av stien enn nåværende herbicider. Et kommersielt produkt som bruker det vil kreve mer forsknings- og reguleringsgodkjennelse.

"Et spennende aspekt av arbeidet er at vi ikke bare oppdaget et nytt herbicid, men også det eksakte målet i planten, og åpner muligheten for å endre avlinger for å være motstandsdyktig mot et kommersielt produkt basert på dette herbicidet, " sa studiekompetanse etterforsker Steven Jacobsen, professor i molekylær-, celle- og utviklingsbiologi i UCLA College og en undersøker av Howard Hughes Medical Institute. "Vi ser på å jobbe med store agrokjemiske selskaper for å utvikle denne lovende ledelsen videre."

For å bekrefte effekten av det nye herbicidet, testet UCLA-laget det soppproducerte produktet på en vanlig plante som ble brukt i laboratoriestudier kalt Arabidopsis. I eksperimenter døde produktet plantene etter at de ble sprayet med det. Forskerne implanterte også resistensgenet fra soppen til Arabidopsis-genomene. Planter som hadde resistensgenet implantert i dem var immun mot herbicidet.

"Fremveksten av herbicidresistens ugress bekjemper hver herbicidklasse i bruk, faktisk har det ikke vært en ny type kommersialisert i løpet av de siste 30 årene, " sa Yan Yan, en UCLA kjemisk ingeniørstudent som var en ledende forfatter av avisen. "Vi tror dette nye, kraftige herbicidet - kombinert med avlinger som er immun mot det - vil utfylle presserende anstrengelser for å overvinne ugressbestandighet."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av UCLA Samueli School of Engineering . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Yan Yan, Qikun Liu, Xin Zang, Shuguang Yuan, Undramaa Bat-Erdene, Calvin Nguyen, Jianhua Gan, Jiahai Zhou, Steven E. Jacobsen, Yi Tang. Motstandsgenerert oppdagelse av et naturprodukt herbicid med en ny virkningsmåte . Nature, 2018; DOI: 10, 1038 / s41586-018-0319-4