科学美国人60秒:用烟草植物生产有用的化合物

这里是科学美国人——60秒科学系列，我是克里斯汀·赫尔曼。
人们种植烟草植物自然是用来制作香烟的。但烟草也大量应用于科学研究。一项新研究表明，烟草能被基因改造，以大量生产一种在商业上非常重要的细菌酶——纤维素酶。这种酶有多种工业用途，包括作为生物燃料生产的制剂。
经改造后，即使烟草的植物机制被选为制造酶的工厂，与未经改造的烟草相比，其在野外生长时产量也不会降低。这一事实相当引人注目，因为你可能会怀疑，当植物消耗大量资源来创造大量纤维素酶时，它会难以生长。但这里的情况并非如此。
这项概念验证研究发表在《自然·植物》期刊上。
伊利诺伊大学的植物生物学家贾斯汀·麦克格拉斯是这项研究的其中一个主要作者。他表示，这项研究可以降低酶和某些疫苗等有用蛋白质的生产成本。这是因为在野外种植烟草，比在室内大型发酵桶中培养转基因酵母和其他微生物要便宜得多。下面是麦克斯拉斯所说：
“我们通过这项研究估计，生产1克这种纤维素酶的成本在20美分到1美元之间，而目前的方法，依据你所使用的方法类型，可能会花费数百至数千美元。”
在野外而不是室内种植这些烟草，还可以使人们更容易获得大规模生产的药用和工业蛋白质。
但每次你在开放区域种植转基因作物，人们就会担心，植入作物中的DNA会逃跑，进到其他生物体中。但研究人员通过避开细胞核来保护该系统免遭此类事件，细胞核是DNA进行复制和传递的场所。相反，他们修改了叶绿体中的DNA，叶绿体是负责光合作用而不是繁殖的细胞器。
“这增加了一个非常好的安全特征。”普渡大学的资深生物技术研究员莱纳·费舍尔说到。他并未参与这项研究。“因此，烟草花粉中基本上没有任何叶绿体，所以应该也不会有异型杂交的风险”——也就是说，就外来DNA进入自然界中其他植物来说，目前没有可预见的风险。
进一步研究将确定该系统能否产生其他有价值的酶，这可能有助于将烟草从健康敌人转变为盟友。
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