Openplast

Projekt OpenPlast je sodeloval na tekmovanju iGEM 2021 in bil nagrajen z veliko nagrado. Zasnovala ga je skupina Marburg, ki je želela razviti kloroplastne brezcelične sisteme različnih rastlinskih modelnih organizmov in industrijsko pomembnih poljščin, ki bi omogočili in vitro karakterizacijo genetskih delov [1].

Predstavitev projekta je dostopna na spletni strani: [iGEM:Marburg].

Problem

Kmetijstvo se je pojavilo pred približno 10.000 leti in je pomenilo velik korak v človeškem razvoju, saj je omogočilo, da se je človek za stalno naselil na določenem območju. Konstantno izboljševanje donosa poljščin, ki smo mu bili priča od zelene revolucije, se je v zadnjih letih ustavilo. Glede na naraščajoče število svetovnega prebivalstva in posledično potrebo po večjih količinah pridelkov na eni strani ter podnebne spremembe, ki predstavljajo enega največjih izzivov za kmetijstvo, saj prinašajo višje temperature, suše in poplave, na drugi strani, smo se znašli v situaciji, ko je večji donos poljščin nujen. Eno izmed rešitev zgoraj omenjenega problema predstavljajo genetsko spremenjene poljščine, ki obetajo večje pridelke, odpornost proti mnogim biotskim in abiotskim stresorjem, večjo hranilno vrednost ter učinkovitejšo fiksacijo ogljika in dušika. Hitrost razvoja teh poljščin pa je bistveno prepočasna. Od odkritja do odobritve novih rastlinskih lastnosti v današnjem času namreč preteče med 10 in 15 let, od česar se za dokazovanje razvitih konceptov in optimizacijo genetskih konstruktov porabijo kar štiri leta.

Cilj projekta

Skupina iz Nemčije je pripravila in optimizirala brezcelične ekstrakte kloroplastov različnih rastlinskih modelnih organizmov in industrijsko pomembnih poljščin, ki omogočajo skrajšanje časa trajanja rastlinskega sinteznobiološkega razvojnega cikla ter tako pospešijo genski inženiring poljščin. Brezcelični sistemi namreč služijo kot prototipi za preizkušanje genetskih delov, sledenje presnovnih poti in pregledovanje potencialnih antibiotikov.

Izvedba

Izbira rastlin

Za delo so si izbrali tako rastlinske modelne organizme, kot tudi nekatere industrijsko pomembne poljščine. Med modelne organizme, ki so jih uporabili spadajo: tobak (Nicotiana tabacum), špinača (Spinacia oleracea), navadni repnjakovec (Arabidopsis thaliana) in enocelična zelena alga Chlamydomonas reinhardtii. Izbrane industrijsko pomembne poljščine pa so: koruza (Zea mays B73), pšenica (Triticum aestivum), riž (Oryza sativa), soja (Glycine max), repna ogrščica (Brassica napus) in paradižnik (Solanum lycopersicum).