Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Opracowano nośnikowy spray do poprawy jakości upraw

Naukowcy z Japonii opracowali innowacyjny sposób ulepszenia jakości upraw rolniczych. Metoda opiera się na zastosowaniu sprayu wprowadzającego bioaktywne cząsteczki do komórek roślinnych, umożliwiające osiągnięcie pożądanych efektów – bezpiecznej ochrony upraw przed szkodnikami (w tym pasożytami) oraz innymi negatywnymi czynnikami środowiskowymi, np. suszą. Nowa technika stanowi alternatywę dla modyfikacji genetycznej – dość kosztownej i czasochłonnej procedury, która wciąż nie zyskała pełnego poparcia społecznego.

 

Rośliny modyfikowane genetycznie od wielu lat budzą kontrowersje, dzieląc  społeczeństwo na zwolenników i przeciwników tej metody. Nowe rozwiązanie zaprezentowali japońscy naukowcy, którzy wynaleźli spray zdolny do dostarczania bioaktywnych molekuł za pomocą nośników do komórek roślinnych. Jak dotąd zespół badaczy, jako najbardziej efektywną metodę transportowania, określił opryskiwanie dolistne, ponieważ wówczas możliwe jest łatwe i szybkie rozprowadzenie roztworu na dużych powierzchniach plantacji. Dostarczanie oparte na nanonośnikach peptydowych, które można rozpylać, jest skuteczne w przypadku różnych gatunków roślin, w tym uprawnych.

Choć znanych jest wiele typów nanocząstek, zdolnych do przenikania do komórek roślinnych, grupa naukowców swoje rozwiązanie oparła na peptydach penetrujących komórki (ang. CPP – Cell-Penetrating Peptides). Mogą one wnikać do określonych struktur wewnętrznych komórek roślinnych, np. chloroplastów. Aby wybrać najbardziej odpowiednie peptydy, badacze oznaczyli naturalne i syntetyczne CPP fluorescencyjną żółcią. W kolejnym etapie spryskali nimi liście roślin i dokonali pomiaru poziomu fluorescencji w liściach w różnych punktach czasowych, wykorzystując do analizy laserowy skaningowy mikroskop konfokalny. Następnie powtórzyli procedurę na roślinie modelowej Arabidopsis thaliana oraz kilku rodzajach soi i pomidorów. Dzięki temu udało im się wyodrębnić naturalne CPP, zdolne do przedostania się do zewnętrznej warstwy liści, a niekiedy nawet głębiej.

Kolejne przeprowadzone doświadczenia polegały na przyłączeniu plazmidowego DNA do CPP, co pozwoliło na wykazanie, iż geny ulegały skutecznej ekspresji zarówno w liściach Arabidopsis thaliana, jak i soi po przeniesieniu ich do komórek za pomocą sprayu. Następnie naukowcy dołączyli do CPP małe interferujące cząsteczki RNA, których celem było zaburzenie ekspresji białka fluorescencyjnego. Spryskanie liści tym roztworem spowodowało wyciszenie ekspresji fluorescencyjnej. Zespół naukowców wyciszył geny specyficzne dla chloroplastów za pośrednictwem systemu dostarczania peptydu ukierunkowanego na CPP/chloroplast. Ważne jest bowiem, aby każda alternatywa dla modyfikacji genetycznej mogła osiągnąć ten sam wynik funkcjonalny. Uzyskany efekt był związany z tym, iż mitochondria i chloroplasty to główne regulatory aktywności metabolicznej roślin. Zatem ukierunkowanie oprysku opartego na biocząsteczkach na te struktury najprawdopodobniej pozwoli na efektywne otrzymanie pożądanych cech jakościowych upraw.

Jak podają autorzy, translokacja kompleksów kwas nukleinowy-peptyd po rozpyleniu zmieniała się w zależności od właściwości fizykochemicznych peptydów i była kontrolowana przez mechanizm wychwytu zależnego od aparatów szparkowych w komórkach roślinnych. Opisana metoda wykorzystuje skuteczną inżynierię dla uzyskania istotnych cech roślinnych w systemach rolniczych. Kolejną kwestię, nad którą będą pracować naukowcy, stanowi poprawa wydajności systemu dostarczania bioaktywnych cząsteczek do komórek roślinnych.

Źródła

Fot. https://pixabay.com/pl/photos/pod%c5%82ogi-soja-natura-kie%c5%82kowanie-1331667/

[1] Thagun C., Horii Y., Mori M., Fujita S., Ohtani M., Tsuchiya K., Kodama Y., Odahara M., Numata K. Non-transgenic Gene Modulation via Spray Delivery of Nucleic Acid/Peptide Complexes into Plant Nuclei and Chloroplasts. ACS Nano, 2022.

[2] https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220223085748.htm

KOMENTARZE
news

<Czerwiec 2024>

pnwtśrczptsbnd
30
31
2
3
4
8
9
10
12
14
15
16
19
PCI Days
2024-06-19 do 2024-06-20
20
21
22
23
24
25
26
28
29
30
Newsletter