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加國研究者破解藥用植物的遺傳密碼

only-perception
・2011/09/17 ・1000字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

來自加拿大各處的研究者已確認一大群藥用植物(medicinal plant)物種的基因組成,並且將這些遺傳密碼上線,開放給科學家與公眾存取。

一個全國性的研究小組,由 Calgary 大學的 Dr. Peter Facchini 以及  Concordia 大學蒙特婁分校的 Dr. Vincent Martin 所領導,揭露 75 種植物物種的遺傳藍圖,那在製藥、天然保健產品、食物以及化學工業均有潛在應用。先前,科學家們只將焦點放在非常少量的植物物種上。

“那些產生大量重要且貴重之天然產物的植物,其遺傳資訊之公共資源的創造在我們的計畫中是一個重要的里程碑,” Facchini 表示,Calgary 大學生物科學教授,以及 PhytoMetaSyn Project 的共同領導者。該計畫始於二年前,且涉及來自加拿大境內各大學與研究單位的科學家。

“我們正完成近 75 種植物物種的遺傳密碼分析,在結果出爐後使它們可在線上存取,同時希望在 2012 年二月底能把所有的資料都放到我們的入口網站上。目前 75 物種裡有超過一半已經可在我們網站上存取了。”

此計畫的網站是 www.phytometasyn.com

植物包含由其獨特基因編碼而成的特化酵素,那使它們成為藥性、味道、香味、色素、殺蟲劑以及其他化學物質的高效率製造者。這些化合物當中有許多仍是從植物本身商業化生產。能存取這樣的遺傳資訊對其研究而言是關鍵的一面,其目標是發展在酵母這樣的微生物中重現植物路徑的技術。

在自然界中找不到的新化合物:

合成生物學,一如其名,也有潛力結合來自不同植物的基因,藉此創造出不存在於自然界的化合物。例如,Facchini 突破性的基因發現,那允許罌粟製造 codeine(可待因)與 morphine(嗎啡因),致使能在藥廠製造有效的鎮痛劑,或創造出僅製造更有價值之 codeine 的植物。其他被研究的物種具有各種醫療應用,範圍從抗斑劑、除疣膏到抗發炎與抗癌治療。

“那種本質的基因組資訊以及規模是合成生物學家的藏寶庫,” PhytoMetaSyn 共同領導者 Vincent Martin 表示,Concordia 生物系的一位教授。”那提供許多基因或部件的存取,這些部件可在工業規模下,用於製造分子。”

此計畫也包含一個團隊,觀察此科學對於道德、經濟、合法性以及社會的衝擊。”一個有趣的問題是,誰實際擁有這種遺傳資訊?” Facchini 問道。”我們將其公開釋出,是因為我們覺得那屬於每一個人。我們發現它,但我們並未發明它。”

Dr. Tania Bubela(來自 Alberta 的公衛系)在 PhytoMetaSyn Project 中研究關於合成生物學的道德問題。”如同所有新的研究領域,維持公眾與管理者的信任是關鍵,” Bubela 說。”科學家在早期階段所做的事將決定未來方向。”

資料來源:PHYSORG: Researchers crack genetic codes for medicinal plant species [September 13, 2011]

轉載自 only-perception

相關標籤: 藥用植物 製藥
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only-perception
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妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D


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陸上生命的根源:菌根菌——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/26 ・1538字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

我們目前還不清楚菌根關係最初是怎麼形成的。有些人大膽提出,最初的相遇溼黏而沒有條理──藻類被沖上泥濘的湖岸和河岸,而真菌在這些藻類體內尋找食物和庇護。有些則主張,藻類來到陸地時,體內已經帶著真菌夥伴了。里茲大學(University of Leeds)教授凱蒂.菲爾德(Katie Field)解釋,不論如何,「它們很快就變得依賴彼此」。

常出現於兒童繪本的毒蠅傘,就是一種能與植物共生的菌根真菌。圖/WIKIPEDIA by R Henrik Nilsson

菲爾德是一位傑出的實驗者,投入多年的時間研究現存最古老的植物支系。菲爾德用生長箱模擬遠古的氣候,並用放射性示蹤劑,測量生長箱裡真菌和植物之間的交換作用。真菌與植物的共生方式提供了線索,讓我們了解植物和真菌遷移到陸地的最早階段是怎麼互動的。化石也讓我們一瞥這些早期的聯盟。最精細的樣本來自大約四億年前,含有明確的菌根菌痕跡──羽狀瓣和今日一模一樣。菲爾德讚歎道:「你可看到真菌居然就長在植物細胞裡。」

最早的植物幾乎只是一坨綠色組織,沒有根或其他特化的結構。而這些植物逐漸演化出粗糙的肉質器官來容納真菌同伴,真菌則搜尋土壤中的養分和水。最初的根演化出來時,菌根關係已經存在五千萬年了。菌根菌是陸地上後續所有生命的根源。菌根(mycorrhiza)這個詞真是取得好。根(rhiza)隨著真菌(mykes)存在於世。

數億年後的今天,植物演化出更細、生長更快、更能見機行事的根,這些根表現更像真菌。不過即使是這些根,探索土壤的表現也無法超越真菌。菌根的菌絲比最細的根細了五十倍,長度可以超越植物根部達一百倍,比植物根部更早出現在植物上,延伸到根系之外。有些研究者更進一步。我的一位大學教授向一班吃驚的學生吐露:「植物其實沒有根,只有真菌根,也就是菌根。」

毒蠅傘在樹的細根上形成的外生菌根。圖/WIKIPEDIA by Ellen Larsson

菌根菌太多產,菌絲體占土壤中活生物量的二分之一到三分之一。根本是天文數字。全球土壤表層十公分之中,菌根菌絲的總長度大約是我們銀河系寬度的一半(菌絲長 4.5 × 1017 公里,銀河系寬度 9.5 × 1017 公里)。如果把這些菌絲熨成一片,總表面積是地球上乾燥土地面積的二點五倍。然而,真菌不會停滯不動。菌根菌絲迅速死去、再度生長(一年十到六十次),一百萬年後,累積的長度會超過已知宇宙的直徑(菌絲長 4.8 × 1010 光年,已知宇宙直徑是 9.1 × 109 光年)。菌根菌已經存在了大約五億年之久,而且不限於土壤表層十公分的地方,所以這些數字顯然低估了。

植物和菌根菌在彼此的關係中產生一種極化現象──植物的莖處理光與空氣,真菌和植物的根則處理周圍的土壤。植物把光和二氧化碳打包成醣類和脂質。菌根菌則把固著在岩石裡的養分拆開,分解物質。這些是真菌在雙重棲位下的情況──真菌一部分的生命發生在植物體內,一部分在土壤中。菌根菌駐紮在碳進入陸生生命循環的入口,牽起大氣和土地的關係。時至今日,菌根菌就像擠進植物葉和莖裡的共生真菌,會幫助植物應付乾旱、炎熱和其他許多陸地生命一開始就有的逆境。我們稱為「植物」的,其實是演化成來栽培藻類的真菌,以及也演化來栽培真菌的藻類。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

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azothbooks_96
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