Содержание
Созданы живые растения, устойчиво светящиеся в темноте
Журнал Nature Biotechnology опубликовал статью, в которой описывается создание растений, чье свечение видно невоороуженным глазом.
Проведенное исследование — результат совместной работы резидента Фонда «Сколково» биотехнологического стартапа Планта, Института биоорганической химии РАН, станции искусственного климата Биотрон и Института науки и технологий Австрии. Основную финансовую поддержку оказали компания Планта, «Сколково» и Российский научный фонд.
Ученые заметили, что метаболизм биолюминесцентных грибов и обычных растений имеет много общего. Они успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения, создав растения с устойчивым свечением, превосходящим по яркости все предыдущие подходы.
Табак, который научили светиться ученые. Фото: Planta
Это открытие найдет широкое применение в науке. Ученые смогут использовать свечение для наблюдения за внутренними процессами в растениях.
В отличие от других широко используемых типов биолюминесценции, для поддержания стабильного свечения с помощью нового подхода не требуется добавления химических реагентов. Растения, содержащие грибную ДНК, светятся непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, с момента прорастания до цветения.
Также новое открытие может быть использовано и в эстетических целях, например, в создании светящихся цветов, деревьев и других декоративных растений. И хотя замена уличных фонарей светящимися деревьями пока еще остается в области фантастики, растения, полученные в ходе данной работы, имеют мягкую ауру из света, отражающую происходящие в них жизненные процессы.
Масштаб проделанной работы можно оценить по числу участников. Авторами статьи в Nature Biotechnology являются 27 ученых. Работа велась под руководством Карена Саркисяна и Ильи Ямпольского, с ключевым вкладом Татьяны Митюшкиной, Александра Мишина, Луизы Гонзалез Сомермейер и Надежды Маркиной.
Ученые заметили, что метаболизм биолюминесцентных грибов и обычных растений имеет много общего. Они успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения, создав растения с устойчивым свечением, превосходящим по яркости все предыдущие подходы.
По данным авторов, растения производят более миллиарда фотонов в минуту. Кейт Вуд, директор компании Лайт Био, комментирует новую работу: «30 лет назад я помог создать первое люминесцентное растение, используя ген светлячков. Новые растения производят гораздо более яркое и устойчивое свечение, механизмы которого полностью встроены в их гены». Лайт Био – новая компания, которая в партнерстве с Плантой планирует вывести на рынок светящиеся в темноте декоративные комнатные растения.
Фото: Planta.
Конечно, создание совершенно новых биологических свойств все-таки сложнее, чем просто перенос нескольких генов из одного организма в другой. Метаболизм растений подобен часовому механизму, и новые детали – элементы грибной биолюминесценции – необходимо идеально подогнать к нему.
Природная биолюминесценция плохо изучена. До недавнего времени, полностью был расшифрован только механизм свечения бактерий. Однако попытки создать стабильно светящиеся растения, используя бактериальную систему, не увенчались успехом.
Чуть более года назад ученые Планты установили все компоненты, необходимые для биолюминесценции в грибах. Впервые был полностью расшифрован механизм свечения в сложном многоклеточном организме. В новой работе авторы продемонстрировали, что люминесценция грибов может быть эффективно перенесена в растения. Это позволило им создать светящиеся растения, которые, как минимум, в десять раз ярче по сравнению с предыдущими работами. Зеленое свечение исходит от листьев, стеблей, корней и цветов, его видно невооруженным глазом, и можно заснять на обычные фотоаппараты и даже смартфоны. Что немаловажно, устойчивое свечение не мешает растениям нормально расти и развиваться.
Оказалось, что органическая молекула, необходимая для свечения грибов, используется и растениями для строительства клеточных стенок.
Чтобы появился свет, эта молекула, называемая кофейной кислотой, должна пройти через метаболический цикл с участием четырех ферментов. Два фермента превращают кофейную кислоту в более сложную молекулу, которая затем окисляется третьим ферментом с испусканием фотона. Еще один фермент превращает продукт реакции обратно в кофейную кислоту, замыкая цикл.
В растениях кофейная кислота является строительным блоком лигнина, ответственного за механическую прочность клеточных стенок. Таким образом, она является частью биомассы растений – лигноцеллюлозы, которая является наиболее распространенным возобновляемым ресурсом на Земле. Помимо этого, кофейная кислота также необходима для синтеза пигментов, летучих соединений и антиоксидантов. Отметим, что несмотря на похожие названия, кофейная кислота и кофеин – два совершенно разных химических соединения.
Иными словами, свечение и метаболизм растений тесно связаны, и потому свечение может отражать физиологический статус растений и их реакцию на окружающую среду.
Например, растения светятся сильнее, если рядом с ними положить спелую банановую кожуру (которая выделяет растительный гормон этилен). Молодые побеги растений и, в особенности, цветы, светятся ярче. Свечение постоянно меняется, может образовывать необычные узоры и волны на листьях растения, позволяя впервые наблюдать внутренние процессы, обычно скрытые от глаз.
Фото: Planta.
Описанная в научной статье работа велась на двух видах табака – удобных экспериментальных объектах из-за особенности их генетики и быстрого роста. Однако система биолюминесценции грибов может быть перенесена и в другие растения. Как исследователями Планты, так и в параллельном исследовании, проведенном в Университете Миннесоты, продемонстрирована применимость нового подхода для создания светящихся растений других видов, включая барвинок, петунию и розу. В будущем можно ожидать создание еще более ярких растений, в том числе растений с новыми свойствами, такими как изменение яркости или цвета свечения в ответ на людей и окружение.
Ученые считают, что благодаря этой живой ауре из света мы можем достичь новых отношений с нашими комнатными растениями, которые бы понравились создателям фильма «Аватар».
Российские ученые создали растения, светящиеся в темноте
https://ria.ru/20200428/1570670712.html
Российские ученые создали растения, светящиеся в темноте
Российские ученые создали растения, светящиеся в темноте — РИА Новости, 28.04.2020
Российские ученые создали растения, светящиеся в темноте
Российские ученые создали первые постоянно светящиеся растения. Свойство автолюминесценции у них закодировано на генетическом уровне. Результаты исследования… РИА Новости, 28.04.2020
2020-04-28T12:53
2020-04-28T12:53
2020-04-28T12:54
наука
растения
мгу имени м. в. ломоносова
российская академия наук
открытия — риа наука
российский научный фонд
биология
генетика
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.
img.ria.ru/images/07e4/04/1c/1570672066_0:51:974:599_1920x0_80_0_0_b2b596ba5112d28141deb982c57fe1d2.jpg
МОСКВА, 28 апр — РИА Новости. Российские ученые создали первые постоянно светящиеся растения. Свойство автолюминесценции у них закодировано на генетическом уровне. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.Природная биолюминесценция плохо изучена. До недавнего времени полностью был расшифрован только механизм свечения бактерий. Однако попытки создать стабильно светящиеся растения, используя бактериальную систему, не увенчались успехом.Чуть более года назад ученые российского научного стартапа Планта установили все компоненты, необходимые для биолюминесценции в грибах. Впервые был полностью расшифрован механизм свечения в сложном многоклеточном организме.В новой работе авторы открытия показывают, что систему люминесценции грибов можно эффективно перенести на растения. Созданные ими растения трансгенного табака светятся, как минимум, в десять раз ярче по сравнению с предыдущими опытами.
Зеленое свечение исходит от листьев, стеблей, корней и цветков, его видно невооруженным глазом, и можно заснять на обычные фотоаппараты и смартфоны. Что немаловажно, устойчивое свечение не мешает растениям нормально расти и развиваться. «Мы заметили, что метаболизм биолюминесцентных грибов и обычных растений имеет много общего. И теперь успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения, создав растения с устойчивым свечением, превосходящим по яркости все предыдущие подходы», — приводятся в пресс-релизе Российского научного фонда, поддержавшего исследования, слова руководителя проекта по гранту РНФ, доктора химических наук, руководителя Отдела биомолекулярной химии в Институте биоорганической химии имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН Ильи Ямпольского.В отличие от других широко используемых типов биолюминесценции, для поддержания стабильного свечения с помощью нового подхода не требуется добавления химических реагентов. Растения, содержащие грибную ДНК, светятся непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, с момента прорастания до цветения.
Свечение постоянно меняется, может образовывать необычные узоры и волны на листьях растения, позволяя впервые наблюдать внутренние процессы, обычно скрытые от глаз.»Усиление свечения наблюдается через некоторое время после рассвета и сразу же при переходе к темноте, а если выключить свет на несколько дней, то «волны» свечения еще некоторое время продолжаются по внутренним «биологическим часам» растения. До разработки светящихся растений об изучении динамики метаболизма можно было только мечтать. Новая технология позволяет оценивать фенольный метаболизм в минутных интервалах времени, и получать информацию о локализации процессов с точностью до миллиметров», — говорит один из авторов исследования, директор Ботанического сада МГУ, доктор биологических наук Владимир Чуб.Ранее ученые выяснили, что грибы для свечения используют вещество фенольной природы — кофейную кислоту, которая также присутствует в растениях. Чтобы появился свет, кофейная кислота должна пройти метаболический цикл с участием четырех ферментов.
Два фермента превращают кофейную кислоту в более сложную молекулу, которая затем окисляется третьим ферментом с испусканием фотона — возникает свечение. Еще один фермент превращает продукт реакции обратно в кофейную кислоту, замыкая цикл. Таким образом, для получения светящихся растений, исследователям было достаточно перенести всего четыре гена из грибов в растения.Авторы проводили эксперимент на двух видах табака, однако, ученые отмечают, что созданная ими система биолюминесценции легко может быть перенесена и в другие растения.Это открытие, по мнению авторов, найдет широкое применение в науке. Ученые смогут использовать свечение для наблюдения за внутренними процессами в растениях. Также оно может быть использовано для создания светящихся цветов, деревьев и других декоративных растений. Проектом предусмотрено создание коммерческого продукта, так что вполне возможно, что скоро светящиеся в темноте комнатные растения можно будет купить.
https://ria.ru/20200428/1570662373.html
https://ria.
ru/20200427/1570620506.html
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/04/1c/1570672066_54:0:921:650_1920x0_80_0_0_4ec08ca1e316122ef346859218918bdb.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.
7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
растения, мгу имени м. в. ломоносова, российская академия наук, открытия — риа наука, российский научный фонд, биология, генетика
Наука, Растения, МГУ имени М. В. Ломоносова, Российская академия наук, Открытия — РИА Наука, Российский научный фонд, биология, генетика
МОСКВА, 28 апр — РИА Новости. Российские ученые создали первые постоянно светящиеся растения. Свойство автолюминесценции у них закодировано на генетическом уровне. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
Природная биолюминесценция плохо изучена. До недавнего времени полностью был расшифрован только механизм свечения бактерий.
Однако попытки создать стабильно светящиеся растения, используя бактериальную систему, не увенчались успехом.
Чуть более года назад ученые российского научного стартапа Планта установили все компоненты, необходимые для биолюминесценции в грибах. Впервые был полностью расшифрован механизм свечения в сложном многоклеточном организме.
В новой работе авторы открытия показывают, что систему люминесценции грибов можно эффективно перенести на растения. Созданные ими растения трансгенного табака светятся, как минимум, в десять раз ярче по сравнению с предыдущими опытами.
Зеленое свечение исходит от листьев, стеблей, корней и цветков, его видно невооруженным глазом, и можно заснять на обычные фотоаппараты и смартфоны. Что немаловажно, устойчивое свечение не мешает растениям нормально расти и развиваться.
«Мы заметили, что метаболизм биолюминесцентных грибов и обычных растений имеет много общего. И теперь успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения, создав растения с устойчивым свечением, превосходящим по яркости все предыдущие подходы», — приводятся в пресс-релизе Российского научного фонда, поддержавшего исследования, слова руководителя проекта по гранту РНФ, доктора химических наук, руководителя Отдела биомолекулярной химии в Институте биоорганической химии имени М.
М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН Ильи Ямпольского.
28 апреля 2020, 09:36
Российские и литовские ученые придумали «вакцину от старения»
В отличие от других широко используемых типов биолюминесценции, для поддержания стабильного свечения с помощью нового подхода не требуется добавления химических реагентов. Растения, содержащие грибную ДНК, светятся непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, с момента прорастания до цветения. Свечение постоянно меняется, может образовывать необычные узоры и волны на листьях растения, позволяя впервые наблюдать внутренние процессы, обычно скрытые от глаз.
«Усиление свечения наблюдается через некоторое время после рассвета и сразу же при переходе к темноте, а если выключить свет на несколько дней, то «волны» свечения еще некоторое время продолжаются по внутренним «биологическим часам» растения. До разработки светящихся растений об изучении динамики метаболизма можно было только мечтать. Новая технология позволяет оценивать фенольный метаболизм в минутных интервалах времени, и получать информацию о локализации процессов с точностью до миллиметров», — говорит один из авторов исследования, директор Ботанического сада МГУ, доктор биологических наук Владимир Чуб.
Ранее ученые выяснили, что грибы для свечения используют вещество фенольной природы — кофейную кислоту, которая также присутствует в растениях. Чтобы появился свет, кофейная кислота должна пройти метаболический цикл с участием четырех ферментов. Два фермента превращают кофейную кислоту в более сложную молекулу, которая затем окисляется третьим ферментом с испусканием фотона — возникает свечение. Еще один фермент превращает продукт реакции обратно в кофейную кислоту, замыкая цикл. Таким образом, для получения светящихся растений, исследователям было достаточно перенести всего четыре гена из грибов в растения.
Авторы проводили эксперимент на двух видах табака, однако, ученые отмечают, что созданная ими система биолюминесценции легко может быть перенесена и в другие растения.
Это открытие, по мнению авторов, найдет широкое применение в науке. Ученые смогут использовать свечение для наблюдения за внутренними процессами в растениях. Также оно может быть использовано для создания светящихся цветов, деревьев и других декоративных растений.
Проектом предусмотрено создание коммерческого продукта, так что вполне возможно, что скоро светящиеся в темноте комнатные растения можно будет купить.
27 апреля 2020, 12:50Наука
Российские ученые нашли вещество, твердое как алмаз
Новое поколение светящихся растений | MIT News
Используя специализированные наночастицы, встроенные в листья растений, инженеры Массачусетского технологического института создали светоизлучающее растение, которое можно заряжать от светодиода. После 10 секунд зарядки растения ярко светятся в течение нескольких минут, и их можно перезаряжать неоднократно.
Эти растения могут излучать свет в 10 раз ярче, чем светящиеся растения первого поколения, о которых исследовательская группа сообщила в 2017 году.
«Мы хотели создать светоизлучающее растение с частицами, которые будут поглощать свет, сохранять часть , и выделять его постепенно», — говорит Майкл Страно, профессор химической инженерии Carbon P.
Dubbs в Массачусетском технологическом институте и старший автор нового исследования. «Это большой шаг к растительному освещению».
«Создание окружающего света с помощью возобновляемой химической энергии живых растений — смелая идея», — говорит Шейла Кеннеди, профессор архитектуры Массачусетского технологического института и автор статьи, которая работала с группой Страно над освещением на основе растений. «Это представляет собой фундаментальный сдвиг в том, как мы думаем о живых растениях и электрической энергии для освещения».
Частицы также могут увеличить производство света любым другим типом светоизлучающих растений, включая те, которые изначально были разработаны в лаборатории Страно. Эти растения используют наночастицы, содержащие фермент люциферазу, обнаруженный у светлячков, для получения света. Способность смешивать и сочетать функциональные наночастицы, вставленные в живое растение, для получения новых функциональных свойств является примером новой области «нанобионики растений».
Павел Гордийчук, бывший постдоктор Массачусетского технологического института, является ведущим автором новой статьи, опубликованной в Science Advances .
Конденсатор света
Лаборатория Страно уже несколько лет работает над новой областью нанобионики растений, целью которой является придание растениям новых свойств путем внедрения в них различных типов наночастиц. Их первое поколение светоизлучающих растений содержало наночастицы, несущие люциферазу и люциферин, которые работают вместе, придавая светлячкам их свечение. Используя эти частицы, исследователи создали растения кресс-салата, которые могли излучать тусклый свет, примерно в тысячную долю света, необходимого для чтения, в течение нескольких часов.
В новом исследовании Страно и его коллеги хотели создать компоненты, которые могли бы увеличить продолжительность света и сделать его ярче. Им пришла в голову идея использовать конденсатор, который является частью электрической цепи, которая может накапливать электричество и высвобождать его при необходимости.
В случае со светящимися растениями световой конденсатор можно использовать для хранения света в виде фотонов, а затем постепенного его высвобождения с течением времени.
Для создания своего «светового конденсатора» исследователи решили использовать материал, известный как люминофор. Эти материалы могут поглощать видимый или ультрафиолетовый свет, а затем медленно выделять его в виде фосфоресцентного свечения. В качестве люминофора исследователи использовали соединение под названием алюминат стронция, из которого можно сформировать наночастицы. Прежде чем встроить их в растения, исследователи покрыли частицы кремнеземом, который защищает растение от повреждений.
Частицы диаметром несколько сотен нанометров могут проникать в растения через устьица — небольшие поры, расположенные на поверхности листьев. Частицы накапливаются в губчатом слое, называемом мезофиллом, где они образуют тонкую пленку. Главный вывод нового исследования заключается в том, что мезофилл живого растения можно заставить отображать эти фотонные частицы, не нанося вреда растению и не жертвуя световыми свойствами, говорят исследователи.
Эта пленка может поглощать фотоны солнечного света или светодиода. Исследователи показали, что после 10 секунд воздействия синего светодиода их растения могут излучать свет в течение примерно часа. Свет был самым ярким в течение первых пяти минут, а затем постепенно уменьшался. Установки можно постоянно заряжать в течение как минимум двух недель, как продемонстрировала команда на экспериментальной выставке в Смитсоновском институте дизайна в 2019 году..
«Нам нужен интенсивный свет, подаваемый в виде одного импульса в течение нескольких секунд, и это может заряжать его», — говорит Гордийчук. «Мы также показали, что можем использовать большие линзы, такие как линза Френеля, для передачи нашего усиленного света на расстояние более одного метра. Это хороший шаг к созданию освещения в масштабе, который люди могли бы использовать».
«Выставка Plant Properties в Смитсоновском институте продемонстрировала видение будущего, в котором инфраструктура освещения из живых растений является неотъемлемой частью пространств, где люди работают и живут», — говорит Кеннеди.
«Если бы живые растения могли стать отправной точкой для передовых технологий, растения могли бы заменить нашу нынешнюю неустойчивую городскую сеть электрического освещения для взаимной выгоды всех зависящих от растений видов, включая людей».
Крупномасштабное освещение
Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что метод «светового конденсатора» может работать на многих различных видах растений, включая базилик, кресс-салат и табак. Они также показали, что могут освещать листья растения, называемого тайским ухом слона, которые могут быть более фута в ширину — размер, который может сделать растения полезными в качестве источника наружного освещения.
Исследователи также исследовали, мешают ли наночастицы нормальному функционированию растений. Они обнаружили, что в течение 10 дней растения могли нормально фотосинтезировать и испарять воду через устьица. После завершения экспериментов исследователи смогли извлечь около 60 процентов люминофоров из растений и повторно использовать их на другом заводе.
Исследователи в лаборатории Страно в настоящее время работают над объединением частиц люминофорного конденсатора света с наночастицами люциферазы, которые они использовали в своем исследовании 2017 года, в надежде, что объединение двух технологий позволит создать растения, которые могут излучать еще более яркий свет в течение более длительных периодов времени. .
Исследование финансировалось Таиландской корпорацией Magnolia Quality Development Corp., исследовательским грантом профессора Амара Дж. Бозе, Программой перспективных исследований для студентов Массачусетского технологического института, Сингапурским агентством науки, исследований и технологий, стипендией Samsung и Немецким исследовательским фондом. исследовательская стипендия.
Поделиться этой новостной статьей:
Бумага
Статья: «Преобразование мезофилла живых растений в фотонный конденсатор»
Упоминания в прессе
USA Today
Исследователи Массачусетского технологического института разрабатывают растения, которые могут светиться в темноте и излучать свет всю ночь, сообщает USA Today .
«В высокотехнологичные растения встроены наночастицы, которые поглощают свет в течение дня или от других источников света, таких как светодиоды. После того, как свет гаснет, они постепенно высвобождают накопленную энергию в виде люминесценции».
Полная статья через USA Today →
Ссылки по теме
- Strano Research Group
- Факультет химического машиностроения
- Инженерная школа
Инженеры создают светящиеся растения | MIT News
Представьте, что вместо того, чтобы включать лампу, когда стемнеет, вы можете читать при свете светящегося растения на вашем столе.
Инженеры Массачусетского технологического института сделали важный первый шаг к тому, чтобы воплотить это видение в жизнь. Внедрив специальные наночастицы в листья кресс-салата, они заставили растения излучать тусклый свет в течение почти четырех часов. Они считают, что при дальнейшей оптимизации такие растения однажды станут достаточно яркими, чтобы освещать рабочее пространство.
«Идея состоит в том, чтобы создать растение, которое будет функционировать как настольная лампа — лампу, которую вам не нужно подключать к розетке. Карбон П. Даббс, профессор химического машиностроения Массачусетского технологического института и старший автор исследования.
Эту технологию также можно использовать для обеспечения низкоинтенсивного внутреннего освещения или для преобразования деревьев в уличные фонари с автономным питанием, говорят исследователи.
Постдоктор Массачусетского технологического института Сон-Ён Квак является ведущим автором исследования, опубликованного в журнале 9.0013 Нанобуквы .
Нанобионические растения
Нанобионика растений, новая область исследований, разработанная лабораторией Страно, направлена на придание растениям новых свойств путем внедрения в них различных типов наночастиц. Цель группы состоит в том, чтобы спроектировать растения, чтобы взять на себя многие функции, которые сейчас выполняют электрические устройства.
Исследователи ранее разработали установки, которые могут обнаруживать взрывчатые вещества и передавать эту информацию на смартфон, а также установки, которые могут отслеживать условия засухи.
Освещение, на долю которого приходится около 20 процентов мирового потребления энергии, казалось следующей логичной целью. «Растения могут самовосстанавливаться, у них есть собственная энергия, и они уже адаптированы к внешней среде», — говорит Страно. «Мы думаем, что это идея, время которой пришло. Это идеальная проблема для нанобионики растений».
Чтобы создать светящиеся растения, команда Массачусетского технологического института обратилась к люциферазе, ферменту, который придает светлячкам их свечение. Люцифераза воздействует на молекулу под названием люциферин, заставляя ее излучать свет. Другая молекула, называемая коферментом А, помогает процессу, удаляя побочный продукт реакции, который может ингибировать активность люциферазы.
Команда Массачусетского технологического института упаковала каждый из этих трех компонентов в другой тип носителя наночастиц.
Наночастицы, изготовленные из материалов, которые Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США классифицирует как «в целом считающиеся безопасными», помогают каждому компоненту попасть в нужную часть растения. Они также предотвращают достижение концентраций компонентов, которые могут быть токсичными для растений.
Исследователи использовали наночастицы диоксида кремния диаметром около 10 нанометров для переноса люциферазы, и они использовали немного более крупные частицы полимеров PLGA и хитозана для переноса люциферина и кофермента А соответственно. Чтобы поместить частицы в листья растений, исследователи сначала суспендировали частицы в растворе. Растения погружали в раствор, а затем подвергали воздействию высокого давления, что позволяло частицам проникать в листья через крошечные поры, называемые устьицами.
Частицы, высвобождающие люциферин и кофермент А, предназначены для накопления во внеклеточном пространстве мезофилла, внутреннего слоя листа, в то время как более мелкие частицы, несущие люциферазу, попадают в клетки, составляющие мезофилл.
Частицы PLGA постепенно высвобождают люциферин, который затем проникает в растительные клетки, где люцифераза выполняет химическую реакцию, заставляющую люциферин светиться.
Ранние усилия исследователей в начале проекта позволили получить растения, которые могли светиться около 45 минут, а с тех пор они улучшили этот показатель до 3,5 часов. Свет, генерируемый одним 10-сантиметровым саженцем кресс-салата, в настоящее время составляет примерно одну тысячную от количества, необходимого для чтения, но исследователи полагают, что они могут увеличить излучаемый свет, а также продолжительность света, дополнительно оптимизируя концентрацию и высвобождение. расценки компонентов.
Трансформация растений
Предыдущие попытки создать светоизлучающие растения основывались на генетически модифицированных растениях для экспрессии гена люциферазы, но это трудоемкий процесс, дающий очень тусклый свет. Эти исследования проводились на растениях табака и Arabidopsis thaliana , которые обычно используются для генетических исследований растений.