澳门威尼斯人注册网站研究植物基因组学可以带来农业和生物医学工程的突破
波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员正在测试新的基因工程技术，以更好地了解植物如何适应环境
波士顿大学工程学院生物医学工程教授Ahmad“Mo”Khalil将植物引入了他的合成生物学实验室，这是他们澳门威尼斯人注册网站研究的第一个多细胞生物。
这些植物不是用来装饰的，它们是用于科学澳门威尼斯人注册网站研究的
波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员正在测试新的基因工程技术，以更好地了解植物如何适应环境
在超现代的波士顿大学Rajen Kilachand综合生命科学与工程中心的一扇紧闭的门后面，隐藏着一些意想不到的东西：一个室内温室。在一栋满是明亮的白色走廊、闪闪发光的地板和光滑的玻璃门的大楼里，当门打开时，雨水和泥土的气味冲过你，是一种令人愉快的泥土惊喜。
从幼苗到开花，再到产生下一代，一排排的植物都在它们生命周期的不同阶段，这个房间是波士顿大学工程学院生物医学工程教授艾哈迈德·“莫”·哈利勒实验室的新增加的。尽管感觉像一个花园，但它已经成为澳门威尼斯人注册网站研究人员澳门威尼斯人注册网站研究自然复杂性的地方，因为他们调查了植物的基本基因组成，并测试了新的基因组编辑技术。
“作为一个对基因如何在细胞中表达感兴趣的实验室，并开发先进的合成工具来控制这一过程，我很清楚，植物对我们来说将是一个非常有趣和重要的新领域，”哈利勒说。这是因为植物无法从一个地方移动到另一个地方，它们非常善于适应环境。这激发了人们对理解它们的表观遗传学的兴趣，即外部环境如何影响在发育和整个生命过程中基因的开启或关闭。
哈利勒实验室的新成员拥有生命周期各个阶段的植物，从幼苗到小芽，再到完全开花。
“植物是基因调控和表观遗传学的大师。由于它们独特的生命周期，它们已经进化并使用许多不同的机制来对环境做出反应并记住提示，”哈利勒说。“我们的目标是开发和使用合成生物学和基因组学工具来剖析这些过程，进而操纵它们，最终加速和推进作物的发展。”
哈利勒是细胞黑客方面的专家，他从内到外学习细胞如何工作，从而重现生物过程——比如通过编程免疫细胞来消除癌变肿瘤。这是一个被称为合成生物学的领域，哈利勒相信它具有无限的潜力，从治疗疾病到设计能够抵御气候变化的新植物。通常，他和他的团队使用单个细胞（如酵母和细菌）来澳门威尼斯人注册网站研究和学习如何重新设计它们。这是他的团队第一次将多细胞生物引入他们的澳门威尼斯人注册网站研究领域，他们已经开始使用新技术来操纵植物基因组和编程新的行为。
新植物实验室里的一种植物是烟草的近亲——benthamiana。另一种是拟南芥（Arabidopsis thaliana），通常被称为芥蓝（thale cress），属于芥菜科（在室外很容易被发现，在人行道裂缝和草坪之间发芽）。值得注意的是，实验室里的拟南芥有的花是白色的，有的花是红色的；这种差异是威尔·肖（Will Shaw）正在澳门威尼斯人注册网站研究的基因编辑的直接结果，他是该项目的博士后澳门威尼斯人注册网站研究员，也是这些植物的主要管理员。
目前实验室里的两种植物分别是烟叶（Nicotiana benthamiana）（左）和拟南芥（Arabidopsis thaliana），前者是烟草的近亲，后者通常被称为芥蓝，属于芥菜科。
“我们正在提出一种澳门威尼斯人注册网站研究植物基因调控的全新方法，”肖说。他正在试验他所谓的“DNA着陆垫”。他将植物DNA的一个片段替换为一个新的合成序列——着陆垫——这使得以后对基因组进行精确的改变变得更容易。
“这个着陆垫包含了一些新的基因，”肖说。其中一种叫做RUBY，它能让花朵变成红色，给人一种含有DNA着陆垫的植物的视觉指示。“一旦我们替换了着陆垫，现在就准备好放入新的序列，”比如可以增强植物未来抵御干旱或极端高温的能力的序列。
“这在历史上是很难做到的，”肖说。
这似乎令人惊讶，因为转基因植物——玉米、大豆和土豆是最常见的——几乎在每家杂货店都能买到。但是，利用现有技术精确地重新设计工厂是非常具有挑战性的。
例如，一种标准的技术是使用一种叫做农杆菌的细菌将基因送入植物，这种细菌会在基因组的随机位置上植入一个新基因——也许是为了使植物抗虫害。肖说，这并不理想，因为“这种随机性会导致很多变异，并改变基因周围的序列，我们知道这在调控中起着重要作用。”
他们使用着陆台的新方法是试图绕过这些挑战，并了解植物如何适应环境的基本原理。
尽管科学是最重要的，但植物仍然需要满足它们的基本需求：明亮的光线、排水良好的土壤、适当的湿度和定期浇水。肖花时间从麻省理工学院的生物学家玛丽·格林那里学习了所有他需要知道的澳门威尼斯人注册植物生物学的知识，玛丽·格林和哈利勒是他的共同顾问。植物实验室仍处于早期阶段，但肖已经与两名澳门威尼斯人注册网站研究生利兹·查图里兹（28届工程系）和安贾利·加詹迪兰（28届工程系）加入，以扩大其范围。
“为了应对气候变化的挑战，有必要深入了解这些遗传过程是如何工作的，以便我们可以预测地设计新的行为，例如改善对气温上升的适应。这些知识对于促进作物发展和确保全球不断增长的人口的粮食安全至关重要。”肖说。
评论与讨论
波士顿大学缓和评论，以促进知情的、实质性的、文明的对话。辱骂、亵渎、自我推销、误导、语无伦次或离题的评论将被拒绝。版主在正常营业时间（EST）有澳门威尼斯人注册，只能接受用英语写的评论。统计数据或事实必须包含引文或引文链接。