转基因绿萝–环境空气中氯仿和笨高效转化新途径

绿萝(学名:Epipremnum aureum),属于天南星科麒麟叶属植物,大型常绿藤本,生长于热带地区,常攀援生长在雨林的岩石和树干上,其缠绕性强,气根发达,可以水培种植。随着人民生活水平的提高,绿萝已经成为人民日常生活中很常见的一种装饰植物,也正因为该植物的广泛栽培,对该植物的研究国内外从未停止过。

近日,美国华盛顿大学的研究人员们对一种常见的室内植物——绿萝(Epipremnum aureum)进行了基因修改,以使它们可以去除周围空气中的氯仿和苯。经修饰的植物表达一种叫做2E1的蛋白质,这种蛋白将这些化合物转化成分子用来支持自身的生长。该研究成果近日已发表在《Environmental Science & Technology》上。
绿萝+基因修饰=去除空气中致癌物质的强手!
该研究通讯作者、华盛顿大学土木和环境工程系的Stuart Strand教授说:“人们一直没有严肃对待室内的这些有害的有机化合物,我认为这可能是因为我们对它们无能为力。现在,我们进行基因改造的这种室内植物能够将这些污染物从我们的身边清理掉了。”
在该研究中,研究团队使用一种名为细胞色素P450 2E1(简称2E1)的蛋白质,它存在于所有哺乳动物中,也包括人类。在我们的体内,2E1将苯转化为苯酚和氯仿成为二氧化碳和氯离子。但是2E1位于我们的肝脏中,当我们饮酒的时候它会被激活。因此我们并不能利用它来帮助我们处理空气中的污染物。
Strand说:“我们决定让这一反应发生在植物体内,也就是所谓的‘绿色肝脏’的概念。而且2E1对植物也是有益的。植物利用二氧化碳和氯离子制造自己所需的食物,并利用苯酚帮助形成细胞壁的成分。”
研究人员利用能够引导兔子形成2E1的合成基因,然后将该基因引入绿萝,以便植物中的每个细胞都能表达这种蛋白质。绿萝在室温下不会开花,因此这些转基因植物将无法通过花粉传播。
绿萝+基因修饰=去除空气中致癌物质的强手!
图片来源:《Environmental Science & Technology》
研究第一作者、华盛顿大学土木和环境工程系的科学家Long Zhang说:“整个过程花费了2年多的时间。相比于其他只需要几个月的实验室植物,这个时间很长。但是我们想用绿萝做这项研究,因为它是一种强壮的室内植物,在各种条件下都能长得很好。”
然后,研究人员们对比了这种转基因绿萝与普通绿萝清除空气中污染物的有效性。他们将这两种植物放置于玻璃管中,然后在每根管中加入苯或氯仿气体。11天后,研究人员测试了每支试管中每种污染物浓度的变化情况。
绿萝+基因修饰=去除空气中致癌物质的强手!
图片来源: Mark Stone/University of Washington
对于普通绿萝来说,试管中有害物质的浓度并没有随着时间而变化。但对于转基因绿萝来说,三天之后氯仿浓度下降了82%,在六天之后几乎检测不到。苯的浓度也下降了,但是下降得较慢,在第八天的时候,苯的浓度降低了75%。
为了检测污染物水平的这些变化,研究人员使用的污染物浓度远高于家庭中常见的浓度。他们预计室内的污染程度也能得到类似水平的下降,即使不能很快。
Strand说,室内植物需要被围起来,并利用某些东西使空气流过它们的叶子,比如电风扇。
他说:“如果你将该植物放置于室内的一个角落,它也会对室内空气净化产生作用。但是如果没有空气流动,那么房间另一端的分子需要花很长的时间才能到达植物。”
研究团队目前正致力于通过添加一种蛋白质来增加植物的能力。这种蛋白质可以分解在室内空气中发现的另一种有害分子——甲醛。众所周知,甲醛存在于木制品中,比如家具和复合地板,以及烟草烟雾中。
Strand说:“这些都是稳定的化合物,所以很难清除它们。如果没有能够分解这些分子的蛋白质,我们必须利用高耗能的方式来清理它们。将这些蛋白质植入到室内植物中要简单得多,而且效果更持久。”

该文给我们很多启发,其实自然界中的植物有很多可以利用的,之前单纯依靠化学手段,在一个问题解决了的同时引入新的问题,是我们要戒除的。保护环境要从拒绝造成污染开始。

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