अनाज फसलों में नाइट्रोजन निर्धारण इंजीनियरिंग एक कदम आगे बढ़ता है

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Anonim

यूके-चीन शोध टीम द्वारा इंजीनियरिंग नाइट्रोजन निर्धारण का एक नया तरीका खोजा गया है, जिससे हमें इंजीनियरिंग के लक्ष्य को अपने नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए फसलों की एक श्रृंखला को महसूस करने के करीब एक कदम आगे आ गया है।

फसल वृद्धि को सीमित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक नाइट्रोजन की उपलब्धता है, लेकिन केवल बैक्टीरिया और अन्य एकल-कोशिका वाले सूक्ष्म जीवों को आर्टेया कहा जाता है जो हवा से नाइट्रोजन ले सकते हैं और इसे एक रूप में ठीक कर सकते हैं जिसका उपयोग पौधों द्वारा किया जा सकता है। इन सूक्ष्मजीवों द्वारा की गई प्रक्रिया को जैविक नाइट्रोजन निर्धारण के रूप में जाना जाता है।

फल सिंबियोटिक नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया से नाइट्रोजन प्राप्त करते हैं, लेकिन गेहूं और मक्का सहित अनाज फसलों, मिट्टी में निश्चित नाइट्रोजन की उपलब्धता पर भरोसा करते हैं। कई मामलों में रासायनिक उर्वरकों के अलावा एक अच्छी फसल सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त नाइट्रोजन के साथ फसलों को उपलब्ध कराने का एकमात्र तरीका है।

नाइट्रोजन उर्वरकों का उपयोग नाइट्रस ऑक्साइड, एक ग्रीन हाउस गैस जारी करता है जो कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में 300 गुना अधिक शक्तिशाली है। अपने स्वयं के नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए इंजीनियरिंग फसलों से, हम नाइट्रोजन उर्वरकों के उपयोग को कम करने की उम्मीद करते हैं, इस प्रकार पर्यावरण पर उनके प्रभाव को कम कर देते हैं। इस तरह के एक ब्रेक में अनाज की फसल उत्पादकता के लिए विश्वव्यापी प्रभाव भी हो सकते हैं।

इस पेपर में, शोध दल एक उपन्यास रणनीति को नियोजित करके नाइट्रोजन फिक्सेशन इंजीनियर करने में सक्षम है, जो यह सुनिश्चित करने के लिए इंजीनियरिंग की कई जीन की प्रक्रिया को सरल बनाता है कि उनकी अभिव्यक्ति उनके नए होस्ट में संतुलित है। नाइट्रोजन निर्धारण एक जटिल और नाजुक प्रक्रिया है जिसके लिए कई महत्वपूर्ण घटकों के संतुलन की आवश्यकता होती है। अब तक, इन घटकों का सही संतुलन प्राप्त करना अनाज फसलों में नाइट्रोजन निर्धारण के इंजीनियरिंग के लिए एक बड़ी चुनौती रही है।

नई विधि बड़ी संख्या में जीन आयोजित करके काम करती है जो नाइट्रोजन फिक्सेशन के लिए "विशाल जीन" की एक छोटी संख्या में आवश्यक होती है। इन्हें मेजबान सेल में "प्रोटीन" के रूप में जाना जाने वाला विशाल प्रोटीन के रूप में व्यक्त किया जाता है जिसे बाद में व्यक्तिगत नाइट्रोजन निर्धारण घटकों को जारी करने के लिए एक विशिष्ट प्रोटीज़ एंजाइम द्वारा काटा जाता है। इस विधि का एक अभिनव हिस्सा यह है कि समूह ने प्रत्येक घटक की मात्रा की पहचान कैसे की, और फिर इन्हें एक साथ समूहीकृत किया। यह कदम सुनिश्चित करता है कि सही संतुलन उत्पन्न होता है।

जॉन इन्स सेंटर में आण्विक सूक्ष्म जीव विज्ञान में प्रोफेसर रे डिक्सन परियोजना के नेता ने कहा: "यह सिंथेटिक जीवविज्ञान के लिए वास्तव में एक रोमांचक विकास है क्योंकि यह अनाज में इंजीनियरिंग नाइट्रोजन निर्धारण के उद्देश्य को करीब लाता है।"

सहयोगी पेकिंग विश्वविद्यालय - जॉन इनेस सेंटर टीम का कहना है कि यह रोमांचक विधि जटिल प्रणालियों को प्रोकार्योट्स जैसे बैक्टीरिया से पौधों जैसे यूकेरियोटिक मेजबानों में बदलने के लिए उपयोगी होगी।

प्रोफेसर डिक्सन जारी है, "भविष्य में इस विधि को एंटीफंगल और एंटीबैक्टीरियल माध्यमिक मेटाबोलाइट्स उत्पन्न करने के लिए पौधों में इंजीनियरिंग चयापचय मार्गों पर भी लागू किया जा सकता है जो रोगजनकों को प्रतिरोध प्रदान करते हैं।"

पीएनएएस पत्रिका में प्रकाशित अध्ययन से मुख्य निष्कर्षों में शामिल हैं:

  • आरएनए वायरस से व्युत्पन्न एक पोस्ट-ट्रांसलेशन प्रोटीन-स्प्लिसिंग रणनीति का इस्तेमाल नाइट्रोजन फिक्सेशन (एनआईएफ) जीन अभिव्यक्ति की स्टेइचियोमेट्री को अनुकूलित करने के लिए क्लासिक नाइट्रोजेनेस सिस्टम की जीन संख्या को कम करने के लिए किया गया था।
  • जीन को उनके अभिव्यक्ति के स्तर और उनके प्रोटीन उत्पादों की सहिष्णुता को सी-टर्मिनल "पूंछ" के आधार पर एक साथ समूहीकृत किया गया था जो TEVP प्रोटीज़ क्लेवाज के बाद रहता है
  • परीक्षण-पुनर्गठन चक्र के कई राउंड के बाद 14 आवश्यक जीन चुनिंदा रूप से 5 विशाल जीनों में इकट्ठे हुए जो डायनेट्रोजन पर वृद्धि को सक्षम करते हैं
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