Zespół z RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) na łamach pisma „ACS Nano” opisał nowy sposób manipulowania roślinami.

Metoda jest nieporównanie prostsza i mniej kosztowna od wprowadzania genetycznych modyfikacji, a pozwala uzyskać podobne korzyści. Polega na wprowadzaniu do komórek roślin cząsteczek, które ograniczają aktywność wybranego genu. Rośliny mają być nimi opryskiwane z pomocą specjalnego aerozolu.

„Oprócz znalezienia sposobu na wprowadzenie bioaktywnych cząsteczek do roślin, musieliśmy znaleźć praktyczną metodę ich dostarczania do upraw w rzeczywistych warunkach. Nasz zespół doszedł do wniosku, że najlepszy będzie spray, który relatywnie łatwo można aplikować na polach” - mówi Masaki Odahara z CSRS.

Badacze skupili się na peptydach, które potrafią wnikać nie tylko do komórek, ale nawet do ich wybranych części. Różne naturalne i syntetyczne peptydy połączyli z fluorescencyjnym barwnikiem, aby sprawdzić, do jakich miejsc w komórkach trafią.

W testach z użyciem stosowanego często w badaniach rzodkiewnika pospolitego, a także soi i pomidorów znaleźli peptydy wnikające do komórek zewnętrznych a nawet głębszych warstw liści. Po dodaniu do tych molekuł niewielkich odcinków DNA z genami okazało się, że geny sprawnie działają w docelowych komórkach.

Dodatkowo poprzez wzbogacenie sprayu o inne cząstki badaczom udało się zwiększyć w liściach liczbę porów, przez które cząstki mogą sprawniej wnikać do roślin. W ostatnim eksperymencie wyhodowali natomiast roślinę z genem powodującym fluorescencję liści. Do cząstek w sprayu dołączyli przy tym RNA, które miało ten gen wyłączać. Po jego napyleniu na rośliny, fluorescencja zniknęła. Oznacza to możliwość wyłączania w roślinie wybranych genów.

„Ten wynik był krytyczny, ponieważ ważne jest, aby dzięki alternatywnej metodzie osiągnąć te same skutki, jak przy genetycznej manipulacji” - mówi dr Odahara.

Naukowcom udało się też wyłączać geny w chloroplastach - odpowiadających m.in. za fotosyntezę strukturach z własnymi genami.

„Mitochondria i chloroplasty regulują dużą część metabolizmu. Oddziaływanie na te struktury bioaktywnymi cząsteczkami dostarczonymi w sprayu może skutecznie poprawić wartość ekonomiczną upraw. W następnym kroku chcemy jeszcze usprawnić system dostarczania cząsteczek. Mamy nadzieję, że docelowo pomysł ten będzie można wykorzystać do ochrony upraw przed szkodnikami i innymi szkodzącymi czynnikami” - podkreśla.

Więcej informacji na stronach:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c07723 (PAP)

Marek Matacz

mat/ ekr/