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Jun 14, 2023

복귀라고 부르세요: Warnell 연구소는 밤에 전투 기회를 제공하는 프로세스를 개척했습니다.

작년에 뉴욕 중심부의 한 땅에서 연구자들은 더 많은 것을 수집했습니다.

작년에 뉴욕 중심부의 한 땅에서 연구자들은 11,000개 이상의 밤을 수집했습니다.

그러나 이 견과류는 절대 불에 구워지지 않습니다. 대신, 나무를 다시 심고 밤나무 마름병에 대한 저항성을 부여하는 특정 유전자인 옥살산염 산화효소(OxO)의 존재 여부를 테스트합니다.

그 곰팡이가 아시아 밤나무로 북미로 들어왔을 때, 지난 100년 동안 잃어버린 수십억 개의 밤을 다시 심기까지는 아직도 긴 여정이다. 그러나 이는 세포 수준 기술, 연구 파트너십, 조지아 대학 워넬 산림 및 천연자원 학교의 과학자들이 개발한 유전적으로 동일한 밤나무 배아를 재현하는 기술 덕분에 여러 세대에 걸쳐 이루어진 것보다 더 많은 발전을 이루었습니다.

밤나무는 까다로운 나무들인 것으로 밝혀졌습니다.

1900년대 초에 그들이 역병에 걸리기 시작했을 때 과학자들은 처음으로 병원균인 Cryphonectria parasitica를 공격하려고 시도했습니다. 과학자들은 또한 토종 밤과 아시아 품종을 교배시키려고 시도했지만, 이 나무들은 역병에 대한 어느 정도 저항성을 보였지만 숲에서는 결코 지속되지 않았습니다.

기술이 발전함에 따라 과학자들은 밤을 재배하는 새로운 방법을 모색했습니다. 1980년대 Warnell의 Scott Merkle 교수는 야생에서 발견된 살아남은 나무에서 채취한 샘플을 복제하기 위해 체세포 배 발생을 조사하기 시작했습니다. 이 나무들은 수확되어 재배를 시작하는 데 사용되는 견과류를 생산할 수 있을 만큼 오래 살았습니다. 1989년경에 그는 그 과정을 세밀하게 조정했습니다. 체세포 배아 발생은 견과류의 종자 배아에서 시작됩니다. 수천 개의 새로운 유전적으로 동일한 배아를 만들기 위해 복제되며, 성숙한 배아로의 발달을 완료하라는 신호가 주어질 때까지 증식됩니다. 묘목으로 발아하는 것은 이러한 체세포 배아입니다.

당시 과학자들은 밤나무가 마름병과 싸우는 데 도움을 주기 위해 어떤 유전자가 사용될 수 있는지 알지 못했습니다. Merkle은 이러한 까다로운 나무에서 조직 배양이 완벽해지면 앞으로 도움이 될 수 있다고 생각했습니다.

Merkle 연구실에서 박사후 연구원으로 일했던 UGA 농업 및 환경 과학 대학 교수 Dayton Wilde는 "그는 그것을 두 가지 일을 하기 위한 도구로 보았다"고 말했습니다. "유전자 변형을 위한 목표입니다. 심지어 어떤 유전자가 거기에 있을지 모르지만 이용 가능한 저항성 유전자가 있을 수 있고 이를 넣을 방법이 있어야 한다는 것을 아는 것입니다. 둘째, 일단 나무를 얻으면 향상된 유전학을 사용하려면 많은 복사본을 만들어야 합니다. 배아 발생을 통해 대량 번식이 가능합니다."

비슷한 시기에 뉴욕주립대학교 환경과학 및 산림대학(SUNY-ESF)의 과학자들은 새싹의 새로운 성장에 유전자를 삽입하려고 시도하고 있었습니다. 마치 실험실이 같은 퍼즐 조각을 갖고 있는 것 같았습니다. Merkle이 체세포 배아를 새로운 유전자의 수단으로 묘목으로 자라게 하는 동안 SUNY-ESF 연구원인 Bill Powell과 Chuck Maynard는 새로운 유전자를 실험했지만 식물에 정착시킬 수 없었습니다.

"당시 우리는 노란색 포플러 배발생 배양을 위한 우수한 유전자 변형 시스템을 갖고 있었고 이를 밤나무에 적용했습니다. Scott은 실제로 밤나무에 대한 체세포 배발생 시스템을 개발한 최초의 사람이었습니다."라고 Wilde는 말했습니다. "그 무렵 SUNY-ESF도 밤나무 복원에 관심이 있었고 이에 대해 Scott과 협력하고 싶었습니다."

Maynard는 퍼즐 조각을 서로 연결하는 데 도움을 준 박사후 연구원 Zizhuo Xing을 고용했습니다. 그는 Merkle의 체세포 프로토콜을 적용하여 배아 배양에 사용했습니다.

2019년 인터뷰에서 SUNY-ESF의 Powell은 Templeton World Charity Foundation에서 옥살산과 밤나무 마름병 사이의 연관성을 설명했습니다. 곰팡이는 옥살산을 사용하여 나무를 공격하지만, 옥살산을 분해하는 나무를 키울 수 있다면 이론적으로 산은 더 이상 마름병에 취약하지 않습니다.

실험실에서 성장한 세포에 OxO 유전자를 삽입하는 천연 박테리아 공정을 사용하여 아시아 밤과 유사한 수준의 저항성을 갖는 밤을 재배할 수 있었습니다.