Risø Nyt, no. 4, 2001 december

More documents

Recommendations

Info

Bioproduktion bruger naturens egne fabrikationsmetoder Bioproduktion er levende organismers produktion af specifikke produkter. Det er planteproduktionens fornemmeste formål at producere tilstrækkelige mængder sunde fødevarer af høj kvalitet og gøre det ved hjælp af produktionsmetoder, som er hensynsfulde over for miljøet. Den nuværende globale befolkningstilvækst kræver, at fødevareproduktionen bliver forøget 2-3 gange over de næste 30 år. Én metode til at nå det mål er at udvikle helt nye plantebioteknologiske metoder, som kan tages i anvendelse inden for denne tidshorisont. Ud over at tjene som foder- og fødevarekilde kan planter med fordel udnyttes til at producere forskellige non-food produkter som plast, energiråstoffer til kraftværker og transport, medicin, enzymer og meget andet. Traditionelt tænker vi planter som foder- og fødevarekilde, men planter kan sagtens bruges til at producere forskellige non-food produkter som plast, energiråstoffer til kraftværker og transport, medicin, enzymer. Foto: Billedhuset 2 RISØ NYT 4/01 Bioteknologien åbnede vejen Bioteknologi er at bruge levende organismer eller dele herfra til forskellige formål. På nogle områder har bioteknologi været brugt i århundreder, det gælder for eksempel udnyttelsen af mikroorganismer til fremstilling af vin, øl, brød, surmælksprodukter og ost. De nye anvendelser af bioteknologi, hvor man bevidst ændrer arveanlæg i celler for at få organismer til at producere et ønsket produkt, kom først i gang, da man havde klarlagt strukturen af arveanlæggenes grundsubstans, DNA-molekylet. Den britiske biofysiker Rosalin Franklin spillede en afgørende rolle i at forklare DNAs molekylære struktur. Under sit arbejde i det biofysiske laboratorium ved King's College i London 1950-1953 "opmålte" Franklin DNA ved hjælp af røntgendiffraktion, så man kunne beregne dets struktur. Ud fra den viden kunne biologen James D. Watson og fysikeren Francis Crick i 1953 i England offentliggøre den første model af det spiralformede DNA-molekyle. Det fik de, sammen med fysikeren Maurice H. F. Wilkins, nobelprisen for i 1962. Set i bakspejlet er der enighed om, at James D. Watson og Francis Crick ikke ville have været i stand til at opstille deres model for DNAs struktur uden Franklins arbejde, og det burde have været hende, der havde fået den sidste del af i den nobelpris, Watson og Crick modtog efter hendes død. I dag er det banal skolelærdom, at DNA er et spiralformet molekyle, opbygget af fire forskellige byggesten, som indeholder informationen om, hvordan man bygger en levende organisme og får den til at fungere. Med denne viden om DNA-strukturen kunne forskerne begynde at forstå og manipulere med selve livets kode. I de seneste 15-20 år har vi været vidner til en utrolig hurtig udvikling af bioteknologiens anvendelsesområder. Det skyldes udviklingen af de mange nye metoder til DNA-manipulering. Den moderne bioteknologi er således en ung teknologi, der allerede har fået stor indflydelse på vores dagligdag. Visionerne er mange og perspektiverne for at bruge de bioteknologiske teknikker rækker meget vidt, videre end vi er i stand til at forestille os i dag. Risøs indsats inden for bioproduktion Risøs bioteknologiske forskning identificerer og udvikler plante- og mikrobeegenskaber, der kan anvendes i fremtidens jordbrug. De hastige fremskridt inden for molekylærbiologi og genteknologi giver nye muligheder for udvikling af nye planteegenskaber, som både kan skabe nye erhvervsmuligheder for dansk jordbrug og agroindustri og forbedre vilkårene for jordbrug i udviklingslande. Miljøhensynet tilgodeses gennem udvikling af planteegenskaber og dyrkningssystemer, der kan reducere forbruget af hjælpestoffer (gødning og pesticider). Desuden vil Risø vurdere risici ved dyrkning af nye planter, specielt genmodificerede organismer (GMOer). Risøs forskning skal - gennem en forbedret forståelse af grundlæggende biologiske funktioner og mekanismer - skabe en teknologisk platform for udvikling af nye planteegenskaber, der kan udnyttes i produktion af fødevarer, foder og biomasse til kemisk industri og til energiproduktion. I dette temanummer af RisøNyt beskriver vi Risøs kommende indsats inden for området bioproduktion.
Fra gen til funktion En af de største landvindinger, der er gjort inden for bioteknologien, er muligheden for at bestemme rækkefølgen af baser i genomet, det vil sige organismens samlede arvemasse. Midlet er DNA-sekvensering. 2000 blev således året, hvor den fuldstændige sekvens af genomerne for de vigtige dyre- og plantegenetiske modelorganismer, bananfluen (Drosophila melanogaster) og gåsemad (Arabidopsis thaliana), blev kendt. Og i år kunne tidsskrifterne Nature og Science offentliggøre en Sådan er en plantecelle opbygget Endoplasmatisk reticulum er et netværk af indbyrdes forbundne membraner, som danner kanaler inde i cellen. Én type er besat med ribosomer, hvor proteinsyntesen finder sted. En anden type er fabrikker for fremstilling og omsætning af fedtstoffer, ligesom det endoplasmatiske reticulum indeholder enzymer, som afgifter medicin og pestidicer Cytoplasmaet er en geleagtig væske, som udfylder cellen Plasmamembranen er sammensat af fedtstoffer, proteiner og sukkerstoffer. Den udgør en barriere mod omverdenen og rummer transport- og signalsystemer Cellekernen er en dobbeltmembran, som omgiver kromosomerne. I kernen fremstilles"arbejdskopier" af informationerne i DNA i form af RNA, som transporteres ud af kernen til cytoplasmaet via kanaler i cellekernemem- branerne Vakuole er en "sæk" omgivet af en membran. Den indeholder vand og lagre af forskellige stoffer planten har brug for næsten færdig sekvens af det humane genom. Der er allerede kortlagt genomer fra mange bakterier og gær, men vi står stadig ved begyndelsen. I øjeblikket sekvenseres der rundt om i verden på genomer af insekter, mus, svin, primater og mange af vore vigtigste landbrugsafgrøder, især ris. Molekylærbiologens værktøjskasse For forskerne i molekylær genetik er de fuldstændige genomsekvenser en helt enestående værktøjskasse. Genomsekven- Kloroplaster fanger lysenergi og omsætter via fotosynteseprocessen vand og kuldioxid til sukkerstoffer. Kloroplaster består af en ydre dobbeltmembran og et indre membransystem, som ligner forbundne stabler af mønter. Som mitokondrien indeholder kloroplaster deres eget DNA og man mener de oprindeligt er bakterier, der blev indfanget i cellen Mitokondrier er cellens kraftværker og består af en dobbeltmembran hvor den indre er stærkt foldet. Folderne kaldes kristae. Mitokondrier indeholder deres eget DNA, og man mener de oprindeligt er bakterier, der blev indfanget i cellen seringerne accelererer den genetiske forskning voldsomt, fordi de åbner en række smutveje for molekylærbiologerne, når de skal kortlægge genernes funktioner. Genomerne er således et første skridt på vejen mod det virkelig interessante, nemlig de proteiner, generne koder for. Proteiner er både arbejderne, maskinerne og byggeelementerne i enhver organisme, der eksisterer på Jorden. Proteinerne opbygger cellernes skelet, sætter fart i biokemiske reaktioner, fungerer som receptorer og forsvarer organismerne for eksempel i form af antistoffer mod indtrængende sygdomme. Traditionelt er forskning i genernes funktion foregået ved at fremstille mutanter, hvor man har ødelagt eller ændret (muteret) et gen i en organisme og derefter beskrevet de konsekvenser, mutationen har på funktion og organismens udseende. Ud fra det konkluderer man så, at det muterede gen må have udført de funktioner, der er ødelagt i mutanten. Arbejdsmetoden har ført til mange store molekylærbiologiske opdagelser som for eksempel DNA-kopieringsmaskinen i enzymet DNA-polymerase. Men proceduren er langsommelig. I planten gåsemad ville der således være tale om mellem fem og ti års fuldtidsarbejde i laboratoriet. Med genomsekvensen i hånden er arbejdet reduceret til godt et år. Genomsekvensen kortslutter så at sige faserne i arbejdet, så det bliver nemmere at finde det sted i genomet, hvor mutationen kan ligge. Det bliver meget nemmere at lave et bibliotek af DNA-fragmenter fra det pågældende område, og det bliver nemmere at isolere det korrekte gen i DNA-biblioteket. Spor i det genteknologiske landskab Forskerne kan indsnævre et interessant interval i genomet ved at bruge genetiske markører som pejlemærker. Genetiske markører er målbare forskelle i DNA- RISØ NYT 4/01 3
Page 1: december 2001 . RISØ 4NYT . . Biop
Page 5 and 6: Fra gen til funktion Alle organisme
Page 7 and 8: gen-netværk med titusindvis af gen
Page 9 and 10: nem fotosyntese og frigiver CO 2 ge
Page 11 and 12: O 2 NO 2 absorberer energi fra sole
Page 13 and 14: til at forudse klimaets effekter p
Page 15 and 16: Risikovurdering - på tværs! Udsæ
Page 17 and 18: Metabolomics Stofskifteviden giver
Page 19 and 20: delig computerkraft til rådighed.
Page 21 and 22: Lys på samspillet mellem planter o
Page 23 and 24: To svage fotoner er bedre end én k
Page 25 and 26: findes i kornets skaldele, er en s
Page 27 and 28: Plantens små kraftværker Gennem r
Page 29 and 30: Gelelektroforese sorterer proteiner
Page 31 and 32: energi på produktion af de ofte me
Page 33 and 34: Profil af aktive blomstringsgener D
Page 35 and 36: sekvenser med internationale databa
Page 37 and 38: Planter for fremtiden Hvem ejer pla
Page 39 and 40: Samarbejde på kryds og tværs Ris

Risø Nyt, no. 4, 2001 december

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?