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转基因杨树

领先图像©Valeriagilardi / Adobe Stock

在过去的15年里,世界各地的杨树数量翻了一番,覆盖了近940万公顷的土地。虽然这些巨大的杨树种植园被用来制造生物燃料、纸张和木材,但一种潜伏在它们叶子中的化合物——异戊二烯——意味着这些树木对环境的危害可能大于益处。除了异戊二烯本身排放水平与甲烷相似,研究显示杨树种植增加导致的异戊二烯排放增加,到今年可能会使过早死亡人数增加6%。异戊二烯通常被认为是一种不可避免的有害物质,因为它使杨树能够承受环境的压力。然而,一个新的研究他发现,抑制异戊二烯的产生而不损害树木的生长是可能的。

仅仅因为它是“天然的”并不意味着它是好的

当我们想到空气污染时,我们通常会想到排放二氧化碳的汽车或飞机,但有时(就像白杨树的情况)丑陋的东西往往有着美丽的包装。除了帮助树木应对环境压力,如温度升高,空气中的异戊二烯也会反应形成有害的空气污染物,如臭氧和气溶胶,并促进强大的温室气体甲烷的寿命延长。

这些增加的污染物一起对空气质量和人类健康产生了负面影响,并侵蚀了世界的全球能源预算。

是时候去基因购物了

为了研究如何处理这种“Jekyll and Hyde”化合物,这项新研究的团队研究了两个实验性杨树种植园——一个在亚利桑那州,一个在俄勒冈州——以观察控制树木的基因来抑制异戊二烯是否会对树木的整体健康产生负面影响。

在俄勒冈州的田间试验点,研究小组研究了19个不同的遗传杨树株系(其中15个株系被设计用来抑制异戊二烯排放),历时三年;在亚利桑那州,对四种杨树品种(其中两种不含异戊二烯)进行了四年的研究。

异戊二烯是在杨树叶子中发现的一种化合物,它的排放水平与甲烷类似。

在这些实验中,研究小组测试了树木对环境压力(如热量或限制水)的反应,测量了它们的光合速率,并评估了它们的根生物量。他们发现,在受到异戊二烯抑制的杨树和没有受到异戊二烯抑制的杨树之间,总体适应度差别很小。

两个工作理论

虽然研究结果显示了减少杨树异戊二烯排放的希望,但研究小组仍不确定是什么在幕后促成了这一积极的结果。但是他们有一些想法。

第一种理论是,树木可能只是通过使用不同的化学途径来弥补异戊二烯的缺乏,以达到相同的压力保护水平。其次,大多数杨树的生长发生在低压力时期(例如,较冷的天气),而异戊二烯在这些生长时期自然就不那么重要了。

有人说CRISPR吗?

在这项研究中,该团队依赖于对RNA的基因操作,但他们写道,未来的研究可能受益于使用DNA操作工具,如CRISPR。这组作者写道,CRISPR不仅更容易使用,而且还可以避免RNA方法上的一些监管障碍,这意味着这种方法可以更快地应用到更广泛的农业领域。

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