面向植物的新发现可能会带来更多对蜜蜂友好的杀虫剂

面向植物的新发现可能会带来更多对蜜蜂友好的杀虫剂Chinaberry（苦楝）产生一种天然的蜜蜂友好型杀虫剂，被称为azadirone有一种类柠檬素称为azadirachtin，已经被用于传统和商业耕作中，作为一种天然来源的、快速生效的、对蜜蜂友好的杀虫剂。像其他类柠檬素一样，它必须直接从产生它的植物中提取......而且数量有限。由于不可能以低廉的价格大量生产这种化学品，因此它的使用范围并不广泛。不过，由于一个国际研究项目，这种情况可能即将改变。来自英国JohnInnes中心的科学家们绘制了Chinaberry（苦楝，Meliaazedarach）的基因组图谱--它是桃花心木家族的成员。研究人员使用分子分析来确定该植物用于生产氮杂卓酮的生物合成途径中的酶。同时，美国斯坦福大学的同事们用同样的技术揭示了柑橘类植物用来生产另一种类柠檬素的kihadalactoneA的酶。有了这些知识，研究人员能够创造出基因工程的Nicotianabenthamiana植物（烟草的近亲），它能生产大量的这两种类柠檬酸。据报道，加工像Nicotianabenthamiana这样的普通养殖植物将产生比目前可能的更多的类柠檬酸，而且这有相当大的可持续性。约翰·英纳斯中心的HannahHodgson博士说："通过找到制造类柠檬酸所需的酶，我们已经打开了这些有价值的化学品的替代生产来源的大门，"他是该研究论文的第一作者之一。这篇论文最近发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341141.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341141.htm

植物可能很快就能提供母乳中的必需营养素

植物可能很快就能提供母乳中的必需营养素加州大学伯克利分校和加州大学戴维斯分校的研究人员通过对植物进行基因工程改造，使其能够生产这些至关重要的糖类，即人乳寡糖（HMOs），从而在弥合这一差距方面取得了重大进展。他们的研究成果最近发表在《自然-食品》杂志上，有助于生产出更健康、更经济实惠的婴儿配方奶粉。植物糖代谢工程科学"植物是一种神奇的生物，它们从大气中吸收阳光和二氧化碳，并利用它们制造糖类。它们不仅制造一种糖，还制造多种多样的单糖和复合糖，"该研究的资深作者、植物和微生物生物学助理教授、加州大学伯克利分校创新基因组研究所研究员帕特里克-施（PatrickShih）说。"我们想，既然植物已经有了这种潜在的糖代谢，为什么我们不试着改变它的路线来制造人乳寡糖呢？"所有复杂的糖类（包括人乳低聚糖）都是由单糖（称为单糖）组成的，这些单糖可以连接在一起，形成大量的链和支链。人乳低聚糖之所以与众不同，是因为这些分子中存在一套将单糖连接在一起的特定连接方式或规则。在一项新的研究中，科学家们对烟草植物进行了重新编程，使其能够生产出母乳中的多种有益糖类，这些糖类被称为母乳低聚糖。资料来源：科林-巴纳姆人乳低聚糖生产取得突破性进展为了说服植物制造母乳低聚糖，研究的第一作者科林-巴纳姆（CollinBarnum）设计了负责制造这些特定连接的酶的基因。他与加州大学戴维斯分校的DanielaBarile、DavidMills和CarlitoLebrilla合作，将这些基因导入烟草的近缘植物Nicotianabenthamiana。结果是，转基因植物产生了11种已知的母乳寡糖，以及其他多种具有类似连接模式的复合糖。Shih说："我们制造出了母乳中所有三大类低聚糖。"据我所知，从来没有人证明过可以在一个生物体内同时制造出所有这三大类低聚糖。"随后，巴纳姆努力培育出一个稳定的N.benthamiana植物品系，并对其进行了优化，以生产一种名为LNFP1的单一母乳寡糖。"LNFP1是一种五单糖长的人奶寡糖，它应该是真正有益的，但到目前为止还不能用传统的微生物发酵方法大规模制造，"巴纳姆说，他是在加州大学戴维斯分校完成这项工作的研究生。"我们认为，如果我们能开始制造这些更大、更复杂的母乳寡糖，我们就能解决工业界目前无法解决的问题。"实现植物性人乳低聚糖的商业化目前，一小部分母乳低聚糖可以利用工程大肠杆菌制造。然而，从其他有毒副产品中分离出有益分子是一个成本高昂的过程，而且只有数量有限的婴儿配方奶粉在其混合物中含有这些糖。作为研究的一部分，Shih和Barnum与合作者、北卡罗来纳州立大学的杨敏良合作，估算了以工业规模从植物中生产母乳低聚糖的成本，发现这可能比使用微生物平台更便宜。"想象一下，在一种植物中就能制造出所有的母乳低聚糖。然后你就可以把这种植物磨碎，同时提取所有的低聚糖，并直接添加到婴儿配方奶粉中，"Shih说。"在实施和商业化方面会有很多挑战，但这是我们正在努力实现的大目标。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1436027.htm

通常会被丢弃的芦荟皮可能是环保杀虫剂的制作原料

通常会被丢弃的芦荟皮可能是环保杀虫剂的制作原料他和一位同事在参观一个芦荟生产中心时注意到，当昆虫对其他植物的叶子下手时，却对废弃的芦荟皮不闻不问，这第一次激起了他的兴趣。这一发现促使Bandyopadhyay将一些芦荟皮带回实验室进行化学分析。这些芦荟皮最初是在黑暗的室温环境中吹干的，这样做是为了不改变芦荟皮的生物活性。随后从中提取了一些天然杀虫化学物质，包括二氯甲烷和正己烷。虽然这两种物质有毒，但科学家们也提取出了无毒的杀虫化学物质，如二十八烷醇（octacosanol）、亚麻素B（subenniatinB）、地诺特酚（dinoterb）、阿尔琼宁（arjungenin）、壬烷酮（nonadecanone）和紫苏酸（quillaicacid）。接下来还需要开展进一步的研究，以了解这些芦荟衍生化合物应用于田间实际作物时的效果如何。如果试验进展顺利，还可以研究将这些化学物质用于喷洒驱蚊剂或驱蜱剂。Bandyopadhyay说："通过创造一种避免使用有害有毒合成化学品的杀虫剂，我们可以为农业领域提供帮助。但如果果皮显示出良好的防蚊或防蜱活性，我们也能帮助普通大众。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377311.htm

宾大实现从莴苣中提取植物性胰岛素 可以以口服方式给药

宾大实现从莴苣中提取植物性胰岛素可以以口服方式给药在宾夕法尼亚大学牙科医学院的亨利·丹尼尔(HenryDaniell)的带领下，研究人员创造了一种很有前途的植物胰岛素，它含有胰岛素中天然存在的三种肽，更妙的是可以以口服的方式给药。与内部的遗传物质一样重要的是，植物细胞壁是药物疗效的关键。它们的坚固性保护胰岛素免受上消化道酸和酶的影响，直到药物到达肠道中的微生物，这些微生物才会释放胰岛素。从这里开始，胰岛素通过肠-肝轴到达目的地。在对小鼠的试验中，植物性胰岛素能够在15分钟内调节血糖，与自然分泌的胰岛素相当。用传统胰岛素注射治疗的小鼠血糖水平急剧下降，导致低血糖。“低血糖的风险是当前输送系统的最大缺点之一，甚至可能导致昏迷，”Daniell说。“我们的口服胰岛素含有所有三种蛋白质，并直接输送到肝脏。它的作用就像天然胰岛素一样，可以最大限度地降低低血糖的风险。”当前的药物（例如通过胰岛素笔注射）存在低血糖风险，而胰岛素泵提供的精确药物输送需要非常昂贵的硬件。目前的机器成本约为6500美元，使用寿命为三到四年。至于药物本身，基因工程的复杂过程本质上是一把“基因枪”，用于通过植物细胞壁发射人类胰岛素基因。这些基因被整合到植物的基因组中，并经过几代人的选择，从保留蓝图的种子中培育出来，让所有生长的植物都能用于生产胰岛素。研究发现，尽管这部分基因组发生了变化，但在试验中的植物和动物身上都没有发现任何不良影响。在基因完好无损的情况下，生菜可以被冷冻干燥、磨碎并准备好用于口服。宾夕法尼亚大学/(CCBy-NC-ND4.0)当前胰岛素疗法和植物基疗法的概述这些团队看到了这种胰岛素治疗方法的另一个巨大优势。目前的临床生产需要在受控的实验室条件、储存和运输下，在细菌或酵母细胞中培养激素。“我们已经看到有关疫苗剂量被销毁的新闻报道，因为一些国家在整个过程中没有冷藏资源，”丹尼尔说。“这是一个巨大的成本。使用我们的方法可以消除这种后期制作成本，因为我们已经反复证明该产品的有效性在货架上也可以保持稳定。”虽然小鼠研究的结果非常有希望，但要使这种方法使估计有5.37亿患有糖尿病的成年人中的许多人受益，还有一段时间。但研究人员有信心进行更大规模的试验，首先是糖尿病犬，然后是人类。“很多狗都患有糖尿病，主人必须每天在家注射3次胰岛素，”Daniell说。“我们过去曾对患有血友病或心脏病的狗进行过犬类研究，我们知道如何将植物粉末混合到它们的食物中并添加一些培根风味，他们当然会喜欢它。”2015年用改良生菜治疗血友病的研究也显示了针对多种疾病的有效、廉价且易于获得的植物疗法的潜力。“有了这个给药方式，我们改变了整个模式，而不仅仅是胰岛素，”他补充道。“我在一个发展中国家长大，看到人们因为买不起药物或疫苗而死去。对我来说，医疗保健的可负担性和全球可及性是我工作的基础。在这种情况下，我们在显着改进的同时让胰岛素变得更实惠。患者可以以更低的成本获得更好的药物。”该研究发表在《生物材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365425.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365425.htm

古老的薄荷科草本植物家族又一次带来了医学进步的可能性

古老的薄荷科草本植物家族又一次带来了医学进步的可能性薄荷科，也被称为Lamiaceae，是一个多样化的草药组，被广泛用于烹饪、药用和观赏目的。该科由7000多个物种组成，包括罗勒、迷迭香、百里香、薄荷和鼠尾草等流行草药。自然科学学院副教授兼医学博士JamesK.BillmanJr.捐赠教授BjörnHamberger说："人们很容易认识到薄荷家族成员的专门代谢物。代谢物是植物保护自己的一种有效方式。"自2016年以来，Hamberger一直在研究植物中被称为萜类的特殊代谢物，它们在保护植物不受捕食者和病原体侵害方面至关重要，也是绿色和可持续农业化学品、抗氧化剂、化妆品和香料的常见成分。Hamberger与RobinBuell合作，RobinBuell曾是MSU的基因组学研究员，现在在乔治亚大学工作，他对几种薄荷植物基因组进行了测序。与Buell团队的合作使Hamberger的研究生AbigailBryson和EmilyLanier发现了薄荷家族的几个基因组是如何演变的，以及这些化学成分是如何在过去6000万到7000万年中出现的。在几百万年里，植物已经适应并进化了它们茁壮成长的特定壁龛，这意味着这些化学成分是多样化的，并且显然已经适应了它们的环境。因此，我们试图识别和发现植物制造的这些特殊代谢物的途径。采取跨学科的方法，Bryson确定了萜类生物合成的基因组组织，分析了化学途径。研究人员在薄荷家族的基因组中发现了一些非常不寻常的东西。它包含一个大型的生物合成基因簇。生物合成基因群是一组在基因组中位于一起的基因，它们参与了相同的代谢途径。这些基因就像项链上的各个珍珠--独立而又相连。此外，布赖森和拉尼尔在薄荷家族的其他六个物种中发现了这种BGC的变体。"我们正在学习，基因在基因组中的物理位置是很重要的，"Bryson说。"它可以推动植物中专门的代谢途径的进化，带来有趣的天然植物化合物的巨大多样性。"BGC在细菌世界中是众所周知的，但它们在植物中的作用还没有被完全理解。薄荷科植物的BGC簇包含编码两种不同萜类途径的基因。研究小组发现这些萜类化合物在植物的不同部位积累，如叶子和根部，并可能在适应中发挥不同的作用。Lanier说："他们基于同一个基础分子，但每个物种都在制造自己的版本，并以不同的方式对其进行修改，以适应它们的生存需要。"就像每个人都有一份食谱，并根据他们的要求和喜好进行改变。以前的研究催生了薄荷植物的独特医疗用途。例如，印度毛喉鞘蕊花可作为青光眼的天然治疗方法，德克萨斯鼠尾草是一种天然的抗菌剂，对结核病有效。团队发现的新的分子适应性为薄荷家族的天然植物产品的未来应用打开了大门。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350101.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350101.htm

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：FengLi他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACSMacroLetters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将LGO和Cyrene转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者ToshifumiSatoh教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424673.htm