目前一些基因編輯植物已能使人們受益。科學家透過改善作物的安全性等在這一領域取得突破。索爾克研究所的研究人員正在以一種全域性觀來研究這項技術，他們希望編輯人類最常播種的作物的基因，以便將更多的二氧化碳儲存在地下，作為應對氣候變化的一種方式。在上週發表的一篇論文中，他們描述了他們的第一項重大突破。
來自加利福尼亞州索爾克研究所的科學家團隊提出了Harnessing Plants Initiative計劃，他們希望利用基因編輯技術，使植物能夠幫助遏制全球變暖。玉米，大豆，水稻，小麥，棉花和油菜籽是科學家們研究植物生命分子奧秘的物種。正如團隊成員Wolfgang Busch解釋的那樣，他們有充分的理由。
“我們有興趣實現對土壤中碳儲存的最大影響，”分子生物學家和新研究的作者Busch告訴New Atlas。“對大氣中的二氧化碳水平產生有意義的影響是一項巨大的挑戰。農業是最大規模的人類活動之一，並且在廣泛的範圍內進行。這六種物種是最普遍的作物之一，在全球近8億公頃的土地上種植。這意味著，如果在種植這些作物的土地中種植這些作物的碳封存增強品種，那麼透過關注這六種作物可以實現的影響可能是巨大的。”
Harnessing Plants Initiative計劃的科學家們正在從三個不同但密切相關的角度來解決這個問題。他們的目標之一是增加植物中稱為木栓質的物質的量，其自然發生並且在吸收碳方面做得很好。另一個目標是培育能夠產生更多根的植物物種。另一個是讓這些根更深入土壤。
“大多數根幹物質都是碳，”Busch告訴我們。“這種碳通常會被土壤微生物降解。隨著土壤深度的增加，根系生長越深，其降解速度就越慢。隨著土壤深度的增加，微生物活動減少。因此，深層土壤中的根源碳儲存時間長於靠近地表的土壤。”
追求更深的根使Busch和他的同事們得到一種名為生長素的植物激素，它在根系結構中起著重要作用。雖然科學家們對此瞭解很多，但其影響的確切機制卻相對未知。透過將擬南芥植物剪成一半作為研究模型，該團隊隨後能夠更清楚地瞭解如何調整某些基因產生不同的結果。
“我們知道最重要的植物激素之一，生長素，參與塑造根系生長的方式，”Busch說道。“這包括根向下生長的趨勢。因此，當我們擾亂生長素平衡時，我們尋找改變根系生長方式的基因及其變體。當它們沒有向下生長時，我們發現的基因及其變體導致更快地糾正它們的生長。我們還發現它影響了土壤中的整個根系。”
該團隊描述了這一發現，他們可以改變一個基因來產生更深的根，“非常令人興奮”，並且是實現其目標的第一步。這一突破以一種名為EXOCYST70A3的基因為中心，該基因似乎透過塑造生長素運輸中關鍵蛋白的分佈與植物根系的發育直接相關。
“生物系統非常複雜，因此很難將植物的分子機制與環境響應聯絡起來，”該研究的第一作者Takehiko Ogura說道。“透過聯絡這種基因如何影響根系行為，我們揭示了植物如何透過生長素途徑適應不斷變化的環境的重要一步。”
這個奇異的基因代表了Harnessing Plants Initiative旨在解決的一小部分難題，而在氣候變化總體情況中則更小。但植物在封存二氧化碳和保持地球氣候平衡方面一直髮揮著巨大的作用，因此如果小規模的通用調整可以應用於大規模，它們肯定有可能帶來變化。
科學家們樂觀地認為，這裡學到的經驗教訓可以應用於其他地方。最後的結果是團隊稱之為索爾克理想植物，它將具有更深、更強大的根系統，可以將碳在地下存放更長時間。它說這些改良的根系也將使植物在氣候變化時更頑強，並使土壤更豐富。由於他們研究中使用的模型與大多數植物物種之間的相似之處，團隊認為它朝著正確的方向邁出了一小步但又重要的一步。
“為了增加作物植物的生根深度，我們的目標是找到與我們在本研究中發現的具有相同功能的相似基因，”Busch說道。“這很有可能是因為我們研究中發現的基因或高度相似的基因發生在所有植物物種中，包括作物物種。我們還系統地尋找其他基因和基因變異，使根長得更深。”
該研究已發表在《Cell》雜誌上。
目前一些基因編輯植物已能使人們受益。科學家透過改善作物的安全性等在這一領域取得突破。索爾克研究所的研究人員正在以一種全域性觀來研究這項技術，他們希望編輯人類最常播種的作物的基因，以便將更多的二氧化碳儲存在地下，作為應對氣候變化的一種方式。在上週發表的一篇論文中，他們描述了他們的第一項重大突破。
來自加利福尼亞州索爾克研究所的科學家團隊提出了Harnessing Plants Initiative計劃，他們希望利用基因編輯技術，使植物能夠幫助遏制全球變暖。玉米，大豆，水稻，小麥，棉花和油菜籽是科學家們研究植物生命分子奧秘的物種。正如團隊成員Wolfgang Busch解釋的那樣，他們有充分的理由。
“我們有興趣實現對土壤中碳儲存的最大影響，”分子生物學家和新研究的作者Busch告訴New Atlas。“對大氣中的二氧化碳水平產生有意義的影響是一項巨大的挑戰。農業是最大規模的人類活動之一，並且在廣泛的範圍內進行。這六種物種是最普遍的作物之一，在全球近8億公頃的土地上種植。這意味著，如果在種植這些作物的土地中種植這些作物的碳封存增強品種，那麼透過關注這六種作物可以實現的影響可能是巨大的。”
Harnessing Plants Initiative計劃的科學家們正在從三個不同但密切相關的角度來解決這個問題。他們的目標之一是增加植物中稱為木栓質的物質的量，其自然發生並且在吸收碳方面做得很好。另一個目標是培育能夠產生更多根的植物物種。另一個是讓這些根更深入土壤。
“大多數根幹物質都是碳，”Busch告訴我們。“這種碳通常會被土壤微生物降解。隨著土壤深度的增加，根系生長越深，其降解速度就越慢。隨著土壤深度的增加，微生物活動減少。因此，深層土壤中的根源碳儲存時間長於靠近地表的土壤。”
追求更深的根使Busch和他的同事們得到一種名為生長素的植物激素，它在根系結構中起著重要作用。雖然科學家們對此瞭解很多，但其影響的確切機制卻相對未知。透過將擬南芥植物剪成一半作為研究模型，該團隊隨後能夠更清楚地瞭解如何調整某些基因產生不同的結果。
“我們知道最重要的植物激素之一，生長素，參與塑造根系生長的方式，”Busch說道。“這包括根向下生長的趨勢。因此，當我們擾亂生長素平衡時，我們尋找改變根系生長方式的基因及其變體。當它們沒有向下生長時，我們發現的基因及其變體導致更快地糾正它們的生長。我們還發現它影響了土壤中的整個根系。”
該團隊描述了這一發現，他們可以改變一個基因來產生更深的根，“非常令人興奮”，並且是實現其目標的第一步。這一突破以一種名為EXOCYST70A3的基因為中心，該基因似乎透過塑造生長素運輸中關鍵蛋白的分佈與植物根系的發育直接相關。
“生物系統非常複雜，因此很難將植物的分子機制與環境響應聯絡起來，”該研究的第一作者Takehiko Ogura說道。“透過聯絡這種基因如何影響根系行為，我們揭示了植物如何透過生長素途徑適應不斷變化的環境的重要一步。”
這個奇異的基因代表了Harnessing Plants Initiative旨在解決的一小部分難題，而在氣候變化總體情況中則更小。但植物在封存二氧化碳和保持地球氣候平衡方面一直髮揮著巨大的作用，因此如果小規模的通用調整可以應用於大規模，它們肯定有可能帶來變化。
科學家們樂觀地認為，這裡學到的經驗教訓可以應用於其他地方。最後的結果是團隊稱之為索爾克理想植物，它將具有更深、更強大的根系統，可以將碳在地下存放更長時間。它說這些改良的根系也將使植物在氣候變化時更頑強，並使土壤更豐富。由於他們研究中使用的模型與大多數植物物種之間的相似之處，團隊認為它朝著正確的方向邁出了一小步但又重要的一步。
“為了增加作物植物的生根深度，我們的目標是找到與我們在本研究中發現的具有相同功能的相似基因，”Busch說道。“這很有可能是因為我們研究中發現的基因或高度相似的基因發生在所有植物物種中，包括作物物種。我們還系統地尋找其他基因和基因變異，使根長得更深。”
該研究已發表在《Cell》雜誌上。