Cómo preparar salsa Suaeda
Existe una "bomba" que no requiere alimentación externa, no tiene ruido y es invisible a simple vista. El lugar donde "actúa" son las células de la planta; lo que transporta también es muy especial: la sal absorbida por la planta. Los científicos le dieron un nombre muy especial: antiportador Na+ (ion sodio)/H+ (ion hidrógeno).
El equipo de investigación dirigido por los profesores Zhao Yanxiu y Zhang Hui de la Universidad Normal de Shandong descubrió esta proteína de la salsa Suaeda y aisló el antiportador Na+/H+ (SsNHX1) que controla la producción de esta proteína de longitud completa. . Este descubrimiento trae nuevas esperanzas al desarrollo de tierras salino-álcalis que han estado inactivas durante miles de años.
¿Por qué Suaeda es salada?
Suaeda es el “residente fijo” más importante de la playa salino-alcalina. En otoño, Suaeda es el único color brillante en la playa blanca de sal y álcali. La planta, que puede crecer en agua de mar, sustenta el frágil ecosistema del delta del río Amarillo.
Antes, Suaeda sólo se podía utilizar como “ración” para conejos o insectos. En tiempos de hambruna, las víctimas también dependían de él para sobrevivir. En los últimos años han aparecido en el mercado un gran número de hortalizas silvestres, y Suaeda se ha convertido en un "alimento saludable".
Suaeda tiene un sabor único: salado sin sal. Este fenómeno, que la gente común y corriente pasa fácilmente por alto, se ha convertido en un tema importante para algunos investigadores de la Universidad Normal de Shandong. Estudian cómo las plantas sobreviven en la adversidad, con el objetivo de generar variedades de cultivos con valor económico, y Suaeda Suaeda se ha convertido en el mejor objeto de investigación.
La Suaeda fresca tiene un sabor salado, lo que significa que la propia Suaeda contiene sal. ¿Pero dónde esconde Suaeda su sal?
La razón por la que la mayoría de las tierras salino-álcalis son áridas es porque hay demasiada sal en el suelo. Es difícil para las plantas comunes crecer en suelos salinos. Una explicación es que cuando estas plantas acumulan demasiada sal, sus raíces son menos capaces de absorber agua. Sin agua, las plantas sólo pueden morir.
Las plantas están compuestas por células. Desde una perspectiva celular, cuando la concentración de sal (principalmente iones de sodio) en el suelo es demasiado alta, los iones de sodio penetrarán automáticamente a través de la membrana celular de la planta hasta el citoplasma de baja concentración de sal, lo que provocará que aumente la concentración de sal en el citoplasma. El exceso de iones de sodio afectará la actividad de las enzimas en el citoplasma, lo que provocará dificultades en el metabolismo celular y provocará que las plantas se marchiten y mueran. Esto es "estrés salino", también conocido como daño salino.
Por lo tanto, la gente divide las plantas en dos categorías: "plantas de suelo dulce" y "halófitas" según su adaptabilidad al contenido de sal del suelo. Entre estas dos plantas existe una "barrera natural" insuperable, que generalmente se considera un "contenido de sal del suelo del 5‰". Más allá de esta barrera, las plantas de suelo dulce no pueden sobrevivir.
También son una gran familia las halófitas, como las salinas, Suaeda salina, y las plantas marinas, como las algas marinas. Ambos son halófitos, pero tienen diferentes mecanismos de tolerancia a la sal. El mecanismo de las algas marinas y de muchas halófitas terrestres es la secreción. Secretan sales que el cuerpo absorbe, por lo que aún tienen un sabor ligero después de la limpieza.
La salsa Suaeda tiene un mecanismo único. Puede absorber sal e incluso mejorar la tierra salino-álcali, proporcionando un ambiente relativamente bueno para la supervivencia y reproducción de otras plantas, formando un ecosistema terrestre salino-álcali. Esta característica hace que quienes trabajan en este campo la consideren una "planta pionera" para el desarrollo de suelos salino-álcalis. Sin embargo, hasta ahora, su mecanismo único no se había comprendido claramente.
La estructura de una célula es similar a la de un huevo: la pared celular es como una cáscara de huevo, con un núcleo (yema) y un citoplasma (clara de huevo) en su interior. En el citoplasma hay un órgano llamado vacuola, que también está en la célula y flota en el citoplasma, pero es relativamente cerrado. Su función es similar a la de un almacén, regulando el equilibrio dentro del citoplasma. Si hay algo extra en el citoplasma que afecta la actividad enzimática, se puede colocar aquí sin afectar la actividad enzimática en el citoplasma. La gente a menudo ignora el papel de las vacuolas y su explicación no se puede encontrar en los trabajos científicos de divulgación general.
La Universidad Normal de Shandong es uno de los diez mejores proyectos de demostración para el desarrollo sostenible en nuestra provincia. El profesor Zhang Hui es el científico jefe de la "Demostración de Investigación y Desarrollo del Desarrollo Integral y la Utilización de los Recursos de la Tierra en el Amarillo". Delta del río y tecnología de producción a gran escala de plantas tolerantes a la sal y al agua de mar". Especuló que la sal de Suaeda salina sólo puede ocultarse en las vacuolas de las células y que en cualquier otro lugar afectará las actividades vitales de las células.
Pero también surge una pregunta: si la sal almacenada en la vacuola es mayor que otras partes del citoplasma, ¿qué puede transportar la sal que Suaeda salina absorbe continuamente hacia la vacuola?
¿Cómo funciona una bomba de agua?
La actividad de la vida es el movimiento de proteínas, y la formación de proteínas está controlada por los genes, que son los "diseñadores" de las proteínas. Por lo tanto, para explicar el mecanismo único de la salsa Suaeda, debemos comenzar con los genes desde una perspectiva de aplicación; solo capturando este gen único podemos usar la biotecnología para mejorar los cultivos de suelo dulce y cultivar nuevas plantas tolerantes a la sal.
Sin embargo, la dificultad del trabajo también puede ser desalentadora.
La salsa Suaeda tiene al menos 50.000 genes. Encontrar un gen específico en un sistema tan complejo es sin duda como buscar una aguja en un pajar. En términos de inversión más básica, la Universidad Normal de Shandong, como universidad local, ha recibido un apoyo limitado para proyectos de investigación científica. En otras palabras, sus proyectos no han recibido un fuerte apoyo del gobierno.
Zhang Hui dijo: "Estamos haciendo un trabajo estúpido".
Pero lo hicieron sin dudarlo.
En 1999, construyeron por primera vez una biblioteca genética de salsa Suaeda y comenzaron a examinar la biblioteca y a realizar una secuenciación a gran escala. Al mismo tiempo, Zhang Quan y otros grupos de investigación diseñaron otra estrategia de PCR basada en secuencias genéticas de humanos, levaduras y Arabidopsis. Finalmente, se clonó con éxito el gen diana "ADNc de longitud completa del antiportador Na+/H+ (SsNHX1)" y se verificó su función en la planta de suelo dulce Arabidopsis thaliana. Registraron los genes descubiertos en el "banco de genes" y solicitaron una patente de invención nacional. Recientemente,
Cabe señalar que el uso de estrategias genómicas funcionales para descubrir nuevos genes resistentes al estrés en plantas se ha convertido en una tendencia internacional y enfrenta competencia internacional. Aunque estos investigadores científicos no tienen condiciones favorables en comparación con sus homólogos con inversiones garantizadas y equipos sofisticados, han alcanzado el nivel de vanguardia internacional y están a la par de sus homólogos extranjeros. De hecho, hace tiempo que propusieron la idea de clonar los genes de la salsa Suaeda antes mencionados y utilizarlos para el mejoramiento mediante ingeniería genética de cultivos tolerantes a la sal. En un simposio internacional celebrado en junio de 1999, el profesor Zhang Hui del grupo de investigación presentó esta idea en un artículo, pero en agosto, el científico estadounidense E? Blumwald publicó oficialmente en la revista estadounidense "Science" que obtuvo Arabidopsis transgénica tolerante a la sal sobreexpresando AtNHX1, el gen que codifica el antiportador Na+-H+ de Arabidopsis. Este progreso ha aumentado la confianza de los miembros del equipo de investigación. En julio de 2000, obtuvieron la secuencia completa del gen, lo que supuso la primera vez que se aisló con éxito un gen tolerante a la sal de una halófita. En mayo de 2001, completaron la verificación funcional del gen y lanzaron una serie de investigaciones sobre cultivos genéticamente modificados. En junio solicitaron una patente de invención a la Oficina Nacional de Patentes y, en agosto de este año, la Oficina Nacional de Patentes publicó su solicitud.
Después de comprender este gen, se hace evidente el mecanismo de la bomba mágica escondida en el cuerpo de Suaeda salina: esta bomba es una proteína con función de transporte, que adsorbe iones de sodio en el citoplasma, atraviesa el citoplasma. tonoplasto a la vacuola y libera iones de sodio. El tonoplasto se diferencia de la membrana celular en que no permite que sustancias como las sales entren y salgan a voluntad y solo puede pasar bajo la guía de proteínas de transporte. De esta forma, aunque la concentración de iones sodio en la vacuola sea alta, se asegura que la concentración de iones sodio en el citoplasma sea muy baja. Las actividades metabólicas fisiológicas de las células se llevan a cabo principalmente en el citoplasma, por lo que la sal no dañará a Suaeda salina. Esta proteína transporta sal desde una concentración baja en el citoplasma a una concentración alta en la vacuola, como agua desde un lugar bajo a un lugar alto. Los científicos lo llaman "bombeo de agua".
El descubrimiento de este gen supone una nueva forma de cultivar plantas tolerantes a la sal, y el valor comercial de este descubrimiento es inconmensurable.
La gente ha esperado durante mucho tiempo desarrollar plantas y cultivos hortícolas tolerantes a la sal y la sequía. Sin embargo, las prácticas de mejoramiento nacionales y extranjeros han demostrado que es imposible cultivar cultivos y plantas hortícolas tolerantes a la sal basándose en métodos de hibridación tradicionales, mientras que la hibridación a distancia y la ingeniería celular a nivel celular tienen pocos avances y bajas tasas de éxito debido a razones técnicas. .
Los lectores inteligentes se preguntarán: Si las plantas de suelo dulce intolerantes a la sal cultivan la "bomba" de Suaeda salina, ¿tendrán la misma función de tolerancia a la sal que Suaeda salina? Teóricamente es posible, pero se necesitan experimentos científicos para demostrarlo.
Para hacer que las plantas crezcan como "bombas de agua", por supuesto no puedes instalarlas célula por célula, sino dejar que las células de la planta las "produzcan" por sí mismas. Como dice el refrán: "Es mejor enseñarle a pescar a un hombre que enseñarle a pescar". La "máquina" encargada de producir esta "bomba" es el gen mencionado anteriormente.
Investigadores de la Universidad Normal de Shandong llevaron a cabo una serie de estudios en torno a sus hallazgos: mediante la biotecnología moderna, los genes clave para la tolerancia a la sal de la salsa Suaeda se introdujeron en el genoma de Arabidopsis thaliana, que es intolerante a la sal y a la sequía. , obtuvo Arabidopsis thaliana transgénica. Este nuevo tipo de Arabidopsis puede completar su ciclo de vida en condiciones de 1/2 riego con agua de mar; en condiciones de maceta, puede reanudar la producción y dar frutos después de volver a regar sin regar durante 15 días, mientras todas las plantas de control mueren. Investigaciones adicionales encontraron que la tolerancia a la sal y a la sequía de la Arabidopsis transgénica mejoraba enormemente.
La ingeniería genética de cultivos y su industrialización son la vanguardia de la biotecnología agrícola en el mundo. La primera generación es para cultivar plantas resistentes a insectos y herbicidas (como el algodón resistente a insectos), la segunda generación es para cultivar plantas con calidad mejorada (como maíz con mayor proteína) y la tercera generación es para cultivar plantas resistentes al estrés. -plantas resistentes (planta tolerante a la sal, tolerante a la sequía).
Según las encuestas, en el mundo hay casi 65.438 millones de hectáreas de terrenos baldíos salinizados. La superficie total de suelo salinizado en mi país supera los 80 millones de hectáreas. La superficie salino-álcalina de nuestra provincia también lo es. Cada año se crean nuevas tierras salinas y alcalinas. Más de 654,38+0 millones de hectáreas están ahora desiertas. Podemos imaginarlo: si se permite que cultivos y árboles con altos beneficios económicos y sociales crezcan "bombas de agua" que puedan bombear sal, en este vasto páramo crecerán trigo dorado y frondosos bosques.
Una pequeña "bomba de agua" puede cambiar el mundo.