En biokemist från Purdue University och hennes kollegor har varit banbrytande för nya metoder för att öka produktionen av flyktiga föreningar som är viktiga för växtskydd och för användning i biobränslen, läkemedel och andra produkter. Medan man undersöker hur växter mer effektivt kan avge dessa föreningar, Natalia Dudarevas team fann också en oväntad faktor som spelar en roll i växtcellulära funktioner.

Dudarevas team hade tidigare analyserat utsläpp av flyktiga föreningar genom plasmamembran och arbetade med att förenkla passage genom nagelbandet, en vaxartad substans på ytan av växtorgan som är en del av en växts försvar mot patogener och skadedjur. Nagelbanden hjälper också växter att behålla vatten, och på liknande sätt kan fånga flyktiga föreningar i vävnader.

Lösningen, tänkte laget, skulle vara att tunna nagelbanden. Labbet gjorde det genom att manuellt ta bort några av nagelbanden från petunia blommor och utveckla genetiskt förändrade petunier som hade tunnare nagelband.

"Om nagelbanden fungerar som en barriär på utsidan av en blomma, logiskt skulle du tro att en tunnare nagelband skulle göra det lättare för växtliga flyktiga föreningar att röra sig genom den, "sa Dudareva, en framstående professor i biokemi och tillfällig chef för Purdue Center for Plant Biology. "Vi såg tvärtom, dock. Att gallra nagelbanden ledde till minskade utsläpp av flyktiga föreningar och ännu mindre produktion av dessa föreningar i plantorna totalt sett. "

Före dessa fynd, som publicerades i tidningen Natur kemisk biologi , nagelbanden var inte känd för att spela någon roll i inre flyktig metabolism. Laget, som också inkluderade biokemi postdoktoral forskare Pan Liao och kemiteknik doktorand Rick Ray, fann att nyckelfrågan är att hydrofoba flyktiga föreningar lockas att ackumuleras i den hydrofoba nagelbanden, vilket förhindrar intern celluppbyggnad.

"När vi gjorde nagelbanden tunnare, vi minskade mängden flyktig lagring, "sa Joseph Lynch, en forskare i Dudarevas laboratorium. "Utan någonstans att gå, att producera samma mängd flyktiga ämnen skulle ha varit giftigt för växten. Cellerna måste antingen minska produktionen av flyktiga ämnen eller dö. "

John Morgan, professor i kemiteknik, sa att resultaten gjorde det möjligt för laget att mynta termen "flyktig emissionsfaktor, "som är förhållandet mellan hastigheten av flyktiga utsläpp till hastigheten av flyktiga ämnen som syntetiseras i anläggningen. Parametern bör vara tillämplig på alla flyktiga växter.

"Vi kemiingenjörer är glada över måttlösa siffror, och vi hade möjlighet att utveckla en här, "Morgan sa." Vi hoppas att människor antar detta i sitt arbete. "

Går framåt, Dudareva och hennes team kommer att fortsätta arbeta med metoder för att öka utsläppen av flyktiga föreningar i växter, inklusive att undersöka hur förtjockning av nagelbanden kan påverka produktion och utsläpp.

"Vi fick veta att nagelbanden är ett handfat, och om du inte har den diskbänken, cellerna stänger produktionen av dessa flyktiga ämnen, "Dudareva sa." Detta gör ökande utsläpp mer komplicerade än vi en gång trodde, men belyser faktorer som kan påverka produktionen av dessa föreningar. "