Dokonując istotnego postępu w biologii roślin i rolnictwie, badacze opracowali nowatorską metodę systemowego wyciszania genów w roślinach przy użyciu zmodyfikowanych nanocząstek białka dsRNA. Technika ta, która szybko charakteryzuje funkcje genów, może zrewolucjonizować edycję genów roślin. Nowe podejście rozwiązuje długotrwały problem transportu cząsteczek RNA przez błony komórek roślinnych, zapewniając szybsze, nietransgeniczne rozwiązanie zwiększające produktywność upraw.

Wyciszanie genów w roślinach stanęło przed poważnymi wyzwaniami, przede wszystkim ze względu na trudności w transporcie cząsteczek RNA przez błony komórkowe roślin i osiągnięciu efektów ogólnoustrojowych. Tradycyjne metody inżynierii genetycznej są czasochłonne i często ograniczone genotypem rośliny. W związku z tymi wyzwaniami istnieje pilna potrzeba opracowania innowacyjnych rozwiązań ułatwiających skuteczne wyciszanie genów i zwiększających produktywność upraw.

Naukowcy z Uniwersytetu Connecticut i Oak Ridge National Laboratory opracowali innowacyjną metodę wykorzystującą nanokompleksy kationizowanej albuminy surowicy bydlęcej (cBSA) i dwuniciowego RNA (dsRNA) w celu uzyskania skutecznego ogólnoustrojowego wyciszenia genów u roślin. Opublikowano (DOI: 10.1093/hr/uhae045) w Badania ogrodnicze 22 lutego 2024 r. badanie to pokazuje potencjał tych nanokompleksów w przezwyciężaniu ograniczeń tradycyjnych metod dostarczania RNA, oferując nowe narzędzie dla biotechnologii roślin.

W pracy przedstawiono rozwój nanokompleksów cBSA/dsRNA do systemowego wyciszania genów u roślin tytoniu i topoli. Modyfikując albuminę surowicy bydlęcej tak, aby przenosiła ładunek dodatni, badacze stworzyli nanokompleksy, które wiążą cząsteczki dsRNA, ułatwiając ich transport i ogólnoustrojowe wyciszanie genów. Eksperymenty wykazały skuteczne wyciszenie DR5-GUS I 35S-GUS genów, osiągając znaczne zmniejszenie ekspresji genów. Technologia ta okazała się skuteczna w dostarczaniu cząsteczek RNA przez błony komórek roślinnych, pokonując barierę ładunku ujemnego w zastosowaniach nagiego RNA. Oferując wygodne, szybkie i nietransgeniczne podejście, metoda ta jest obiecująca w zakresie charakteryzacji funkcji genów, ulepszania upraw i zastosowań rolniczych na dużą skalę ze względu na jej skalowalność i opłacalność.

Dr Yi Li, główny badacz projektu, stwierdził: „Opracowanie nanokompleksów cBSA/dsRNA stanowi znaczący postęp w biotechnologii roślin. Technologia ta nie tylko ułatwia skuteczne wyciszanie genów, ale także oferuje praktyczne i skalowalne rozwiązanie poprawiające produktywność upraw. Wierzymy, że ta metoda utoruje drogę nowym zastosowaniom w edycji genów i badaniach rolniczych”.

Implikacje tych badań są ogromne i oferują potencjalne rozwiązanie w zakresie przejściowego wyciszania genów w uprawach polowych, w tym w sadach. Technologia ta może zwiększyć produktywność upraw poprzez ukierunkowanie na geny wpływające na tolerancję na suszę, rozwój owoców i odporność na stres, a wszystko to bez konieczności modyfikacji genetycznej. Skalowalny i niedrogi charakter tej metody może sprawić, że zmieni ona zasady gry w zrównoważonym rolnictwie.

###

Bibliografia

DOI

10.1093/godz./uhae045

Oryginalny adres URL źródła

Informacje o finansowaniu

Prace te były wspierane przez Narodowy Instytut Żywności i Rolnictwa SCRI USDA (grant nr 2015-70016-23027) oraz Rolniczą Stację Doświadczalną Connecticut-Storrs.

O Badania ogrodnicze

Badania ogrodnicze jest czasopismem o otwartym dostępie Uniwersytetu Rolniczego w Nanjing i zajmuje pierwsze miejsce w kategorii Ogrodnictwo w czasopiśmie Journal Citation Reports™ z Clarivate, 2022. Czasopismo zobowiązało się do publikowania oryginalnych artykułów naukowych, recenzji, perspektyw, komentarzy, artykułów korespondencyjnych i listów do redaktor zajmujący się wszystkimi głównymi roślinami i dyscyplinami ogrodniczymi, w tym biotechnologią, hodowlą, biologią komórkową i molekularną, ewolucją, genetyką, interakcjami międzygatunkowymi, fizjologią oraz pochodzeniem i udomowieniem roślin uprawnych.