Odpowiedź obronna roślin uprawnych na żądanie

Uczestnicy projektu METDEF (Metabolic engineering of triterpenoid pathways involved in plant defence in Arabidopsis and rice) stworzyli zestaw narzędzi zawierający geny i enzymy do konstruowania glikozydów triterpenoidowych w niektórych zbożach. Dla przykładu, ryż i kukurydza nie produkują w naturalny sposób triterpenoidów.

Przy użyciu techniki "Golden Gate Assembly" do składania i klonowania wektorów wielogenowych, uzyskano zestaw narzędziowy, który poddano walidacji w roślinie Nicotiana benthamiana, która jest bliskim krewnym tytoniu szlachetnego.

Badacze pracowali nad transformacją rośliny modelowej Arabidopsis i z powodzeniem uzyskali związki ze szlaku metabolicznego awenacyny, przeciwgrzybiczego związku naturalnie występującego w korzeniach owsa. Co więcej, naukowcy przekształcili inną amirynę triterpenoidową – składnik kawy z mniszka lekarskiego.

Wykorzystując kolejną gałąź biologii syntetycznej, badacze pracowali nad stworzeniem klasterów genów, które nadają roślinom uprawnym pożądane cechy. Będą one następnie kontrolowane poprzez bodźce środowiskowe w taki sposób, aby geny poddawane były ekspresji jedynie, gdy zajdzie taka potrzeba. Przykładem jest produkcja składników odżywczych podczas niedoborów pokarmu.

Przy użyciu substancji obecnej w sorgo, zwanej durryną, która odstrasza owady, badacze stworzyli różne klastery zawierające trzy geny durryny pod kontrolą różnych promotorów. Uzyskano różne linie zawierające durrynę, co jest bardzo ważnym wynikiem, jako że umożliwia konstruowanie odpowiedzi na bodźce rozwojowe, środowiskowe i chemiczne.

Projekt METDEF będzie miał wszechstronne zastosowania biotechnologiczne, w tym w produkcji rolnej i zapewnianiu bezpieczeństwa żywnościowego. Projektowanie inżynieryjne roślin dokonujących ekspresji sztucznie wprowadzonych genów pozwoli nie tylko chronić je przed patogenami, lecz również regulować ich rytm dzienno-nocny, zapotrzebowanie na tlen i składniki pokarmowe.