Den modifierade pothos murgröna. (Kredit: Mark Stone / U. Washington)

Forskare har genetiskt modifierat en vanlig houseplant-pothos ivy-för att ta bort kloroform och bensen från luften runt den.

Vi tycker om att hålla luften i våra hem så rena som möjligt, och ibland använder vi HEPA-luftfilter för att hålla förekommande allergener och dammpartiklar i luften. Men några farliga föreningar är för små för att dessa filter ska fälla.

Små molekyler som kloroform, som förekommer i små mängder i klorerat vatten eller bensen, som är en del av bensin, byggs upp i våra hem när vi duschar eller koka vatten, eller när vi lagrar bilar eller gräsklippare i bifogade garage. Både bensen- och kloroformexponering har kopplats till cancer.

De modifierade växterna uttrycker ett protein, kallat 2E1, som omvandlar dessa föreningar till molekyler som plantorna sedan kan använda för att stödja sin egen tillväxt.

"Människor har inte riktigt pratat om dessa farliga organiska föreningar i hemmen, och jag tror att det beror på att vi inte kunde göra någonting åt dem", säger seniorförfattare Stuart Strand, som är en forskarprofessor inom civil- och miljöteknikavdelningen på University of Washington. "Nu har vi konstruerat krukväxter för att ta bort dessa föroreningar för oss."

En "grön lever" utanför kroppen

Teamet bestämde sig för att använda ett protein som heter cytokrom P450 2E1, eller 2E1 för kort, vilket är närvarande i alla däggdjur, inklusive människor. I våra kroppar gör 2E1 bensin till en kemikalie som kallas fenol och kloroform i koldioxid och kloridjoner. Men 2E1 finns i våra lever och slås på när vi dricker alkohol. Så det är inte tillgängligt för att hjälpa oss att bearbeta föroreningar i vår luft.

"Vi bestämde att vi skulle få denna reaktion utanför kroppen i en växt, ett exempel på begreppet" gröna lever ", säger Strand. "Och 2E1 kan också vara till nytta för växten. Växter använder koldioxid och kloridjoner för att göra maten, och de använder fenol för att hjälpa till att göra komponenter i deras cellväggar. "

Forskarna gjorde en syntetisk version av genen som fungerar som instruktioner för att göra kaninformen av 2E1. Sedan introducerade de den i pothos-ivy så att varje cell i växten uttryckte proteinet. Pothos-ivy blommar inte i tempererade klimat så att de genetiskt modifierade växterna inte kommer att kunna sprida sig via pollen.

"Hela processen tog mer än två år", säger författare Long Zhang, forskare inom civil- och miljöteknikavdelningen. "Det är länge, jämfört med andra labplantor, som kanske bara tar några månader. Men vi ville göra det i pothos eftersom det är en robust hushållning som växer bra under alla slags förhållanden. "

Testkörning

Forskarna testade sedan hur bra deras modifierade växter kunde ta bort föroreningarna från luft jämfört med normal pothos-ivy. De lägger båda typerna av växter i glasrör och sedan tillsätts antingen bensen eller kloroformgas i varje rör. Under 11-dagar spårade teamet hur koncentrationen av varje förorenande ämne förändrades i varje rör.

För de omodifierade växterna förändrades inte koncentrationen av någon gas över tiden. Men för de modifierade växterna minskade koncentrationen av kloroform med 82-procent efter tre dagar och det var nästan odetekterbart vid dag sex. Koncentrationen av bensen minskade också i de modifierade växtens flaskor, men långsammare: Vid dag 8 hade bensenkoncentrationen minskat med cirka 75-procent.

För att upptäcka dessa förändringar i förorenande nivåer använde forskarna mycket högre förorenande koncentrationer än de som vanligtvis finns i hemmen. Men laget förväntar sig att hemnivåerna skulle släppa på samma sätt, om inte snabbare, över samma tidsram.

Växter i hemmet skulle också behöva vara inuti ett hölje med något att flytta luften förbi sina löv, som en fläkt, säger Strand.

"Om du hade en växt som växer i hörnet av ett rum, kommer det att ha någon effekt i det rummet", säger han. "Men utan luftflöde kommer det att ta lång tid för en molekyl i den andra änden av huset för att nå växten."

Laget jobbar för närvarande för att öka växternas förmåga genom att lägga till ett protein som kan bryta ner en annan farlig molekyl som finns i hemluft: formaldehyd, som förekommer i vissa träprodukter, såsom laminatgolv och skåp och tobaksrök.

Long Zhang lägger en pothos-ivyväxt i ett glasrör för att testa dess förmåga att bryta ner bensen eller kloroform. (Kredit: Mark Stone / U. Washington)

"Det här är alla stabila föreningar, så det är verkligen svårt att bli av med dem", säger Strand. "Utan proteiner att bryta ner dessa molekyler, skulle vi behöva använda processer med hög energi för att göra det. Det är så mycket enklare och mer hållbart att lägga dessa proteiner ihop i ett husplanta. "

National Science Foundation, Amazon Catalyst at UW, och National Institute of Environmental Health Sciences finansierade forskningen.

Forskningen förekommer i Miljövetenskap och teknik.

Källa: University of Washington

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon