Nanodeeltjes leveren met succes genetisch materiaal aan planten via wortels

Onderzoekers van de Universiteit van Queensland hebben voor het eerst genetisch materiaal in planten geïntroduceerd via hun wortels, waardoor een potentieel pad wordt geopend voor snelle gewasverbetering. Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurplanten.

Professor Bernard Carroll van UQ’s School of Chemistry and Molecular Biosciences zei dat nanodeeltjestechnologie de plantengenen zou kunnen helpen verfijnen om de gewasopbrengst te verhogen en de voedselkwaliteit te verbeteren.

“Traditionele plantenveredeling en genetische modificatie hebben vele generaties nodig om een ​​nieuwe gewasvariëteit te produceren, die tijdrovend en duur is,” zei professor Carroll.

“We zijn erin geslaagd plantenwortels te laten absorberen een goedaardig nanodeeltje dat werd ontwikkeld door de groep van professor Gordon Xu bij UQ voor de levering van vaccins en kankerbehandelingen bij dieren.

“Plantencelwanden zijn stijf en houtachtig, veel strengder dan menselijke of dierlijke cellen, dus we hebben het nanodeeltje bekleed met een eiwit dat de plantencelwand voorzichtig losmaakt.

“De eiwitcoating hielp de nanodeeltjes door de celwanden te breken om voor het eerst een synthetische mRNA -lading in planten te leveren.”

MRNA’s zijn natuurlijke messenger -moleculen die genetische instructies bevatten om alle levensvormen te bouwen en te verbeteren.

Het onderzoeksteam gebruikte de nanodeeltjes om synthetisch mRNA af te leveren dat een groen fluorescerend eiwit produceert in meerdere plantensoorten, waaronder Arabidopsis, een miniatuurlid van de canola en koolfamilie die uitgebreid werd gebruikt in genetisch onderzoek.

“Het was verrassend dat in plaats van al zijn belasting te leveren in de eerste cel die het binnenkwam, het nanodeeltje met water reisde door de fabriek die het mRNA verspreidde zoals het ging,” zei professor Carroll.

“Dit is opwindend omdat met verdere verbetering de technologie in de toekomst mogelijk kan worden gebruikt om nieuwe gewasvariëteiten sneller te produceren.

“Met verder onderzoek kunnen we ons richten op een probleem met een gewas zoals smaak of kwaliteit en een nieuwe variëteit hebben zonder dat een decennium van kruisveredeling of genetische modificatie nodig is.

“Vergelijkbaar met hoe een mRNA -vaccin een eiwit produceert om het immuunsysteem te stimuleren en vervolgens af te degraderen, wordt het mRNA dat we in planten leveren tijdelijk tot expressie gebracht en verdwijnt vervolgens.”

De nanodeeltjestechniek is gepatenteerd door UQ’s commercialiseringsbedrijf Uniquest, dat nu op zoek is naar partners om de technologie verder te ontwikkelen. Het onderzoeksteam omvatte professor Zhi Pin (Gordon) Xu en Dr. Jiaxi Yong van het Australian Institute voor bio -engineering en nanotechnologie en Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation.