修正pothosアイビー。 （クレジット：マークストーン/ U.ワシントン）

研究者たちは、クロロホルムとベンゼンを周囲の空気から除去するために、一般的な観葉植物 - pothos ivyを遺伝子組み換えしました。

私たちは家の中の空気をできるだけきれいに保つのが好きです、そして時々私たちは問題のアレルゲンとほこりの粒子を寄せつけないように保つためにHEPAエアフィルターを使います。 しかし、有害な化合物の中にはこれらのフィルターを捕捉するには小さすぎるものがあります。

塩素水に少量含まれるクロロホルムやガソリンの成分であるベンゼンのような小分子は、シャワーを浴びたり水を沸かしたりするとき、あるいは車や芝刈り機を付属のガレージに保管するときに、私たちの家に蓄積します。 ベンゼンとクロロホルムの両方の曝露は癌と関連しています。

修飾された植物は2E1と呼ばれるタンパク質を発現し、それはこれらの化合物をそれらの植物がそれ自身の成長を支持するために使用することができる分子に変換する。

「人々は実際にこれらの危険な有機化合物について住宅で話しているわけではありません。私たちがそれらについて何もすることができなかったからだと思います」とシニア著者Stuart Strandは言います。ワシントン大学。 「今、私たちはこれらの汚染物質を除去するために観葉植物を設計しました。」

体の外側にある「緑色の肝臓」

チームは、チトクロームP450 2E1または略して2E1と呼ばれるタンパク質を使用することを決定しました。これは、ヒトを含むすべての哺乳動物に存在します。 私たちの体では、2E1はベンゼンをフェノールと呼ばれる化学物質に、そしてクロロホルムを二酸化炭素と塩化物イオンに変えます。 しかし、2E1は私たちの肝臓にあり、私たちがアルコールを飲むとオンになります。 そのため、大気中の汚染物質を処理する手助けをすることはできません。

「私たちは、この反応を植物の体外で起こさせるべきだと決めました。これは、「緑色の肝臓」の概念の一例です」と、ストランド氏は言います。 「そして2E1は植物にとっても有益です。 植物は二酸化炭素と塩化物イオンを使って食べ物を作り、フェノールを使って細胞壁の構成要素を作ります。」

研究者たちは、ウサギの形の2E1を作るための説明書として役立つ遺伝子の合成バージョンを作りました。 それから、彼らはそれをpothos ivyに導入し、植物の各細胞がタンパク質を発現するようにしました。 Pothos ivyは温暖な気候では花を咲かせないので、遺伝子組み換え植物は花粉を介して広がることはできません。

「この全プロセスには2年以上かかりました」と、土木および環境工学部門の研究者である主執筆者のLong Zhangは言います。 「それは、ほんの数ヶ月かかるかもしれない他の実験室の植物と比較して、長い時間です。 しかし、私たちはこれをpothosでやりたかったのです。なぜならそれはあらゆる種類の条件下でうまく成長する堅牢な観葉植物だからです」

テスト走行

研究者たちはそれから彼らの改造された植物がどれほどよく普通のpothos ivyと比較して空気から汚染物質を取り除くことができるかテストした。 彼らはガラス管に両方の種類の植物を入れて、それから各管にベンゼンかクロロホルムガスを加えました。 11日にわたって、チームは各汚染物質の濃度が各チューブ内でどのように変化したかを追跡しました。

未修正の植物では、どちらのガスの濃度も時間とともに変化しませんでした。 しかし、修正植物については、クロロホルムの濃度は3日後に82パーセント低下し、そしてそれは6日目までにほとんど検出できなかった。 改良植物バイアルではベンゼン濃度も減少したが、もっとゆっくりと：8日目までに、ベンゼン濃度は約75パーセント低下した。

汚染物質レベルのこれらの変化を検出するために、研究者は家庭で通常見られるよりはるかに高い汚染物質濃度を使いました。 しかし、チームは同じ時間枠内で住宅レベルが速くはないにしても同様に下がると予想しています。

家の中の植物も、ファンのように、空気を葉の向こう側に移動させるための何かが入っている囲いの中にいる必要があるだろう、とストランドは言う。

「部屋の隅に植物が生えていたら、それはその部屋にいくらかの影響を与えるでしょう」と彼は言います。 「しかし空気の流れがなければ、家の向こう側の分子が植物に到達するまでには長い時間がかかります。」

チームは現在、家庭用空気に含まれる他の危険な分子を分解することができるタンパク質を追加することによって植物の能力を高めることに取り組んでいます：ホルムアルデヒドは、ラミネートフローリングやキャビネットなどの木材製品に含まれます。

Long Zhangは、pothos ivy植物をガラス管に入れて、ベンゼンまたはクロロホルムを分解する能力をテストします。 （クレジット：マークストーン/ U.ワシントン）

「これらはすべて安定した化合物なので、取り除くのは非常に困難です」とStrandは言います。 「これらの分子を分解するためのタンパク質がなければ、我々はそれを行うために高エネルギープロセスを使わなければならないでしょう。 これらのタンパク質をすべて観葉植物にまとめるのは、はるかに簡単でより持続可能です。」

国立科学財団、UWのAmazon Catalyst、および国立環境衛生科学研究所がこの研究に資金を提供しました。

研究は 環境科学技術.

情報源： ワシントン大学

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