Nanopartikel transportieren genetisches Material über Wurzeln zur schnellen Pflanzenverbesserung

Forscher der University of Queensland [UQ] haben erstmals genetisches Material über die Wurzeln in Pflanzen eingebracht und damit einen potenziellen Weg zur schnellen Pflanzenverbesserung eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Plants veröffentlicht. Professor Bernard Carroll von der School of Chemistry and Molecular Biosciences der UQ erklärte, dass die Nanopartikeltechnologie dazu beitragen könnte, Pflanzengene feinabzustimmen, um den Ernteertrag zu steigern und die Lebensmittelqualität zu verbessern. "Traditionelle Pflanzenzüchtung und Gentechnik benötigen viele Generationen, um eine neue Pflanzensorte hervorzubringen, was zeitaufwendig und teuer ist", so Professor Carroll. "Es ist uns gelungen, Pflanzenwurzeln dazu zu bringen, ein gutartiges Nanopartikel zu absorbieren, das von der Gruppe von Professor Gordon Xu an der UQ für die Verabreichung von Impfstoffen und Krebsbehandlungen bei Tieren entwickelt wurde." "Pflanzenzellwände sind starr und holzähnlich, viel widerstandsfähiger als menschliche oder tierische Zellen, daher haben wir das Nanopartikel mit einem Protein beschichtet, das die Pflanzenzellwand sanft lockert." "Die Proteinbeschichtung half dem Nanopartikel, die Zellwände zu durchbrechen und erstmals eine synthetische mRNA-Fracht in Pflanzen zu transportieren." mRNAS [Messenger-Ribonukleinsäuren] sind natürliche Botenmoleküle, die genetische Anweisungen zum Aufbau und zur Verbesserung aller Lebensformen enthalten. Das Forschungsteam verwendete die Nanopartikel, um synthetische mRNA zu transportieren, die ein grün fluoreszierendes Protein in mehreren Pflanzenarten produziert, darunter Arabidopsis [ein Miniaturmitglied der Raps- und Kohlgewächsfamilie, das in der Genforschung häufig verwendet wird]. "Es war überraschend, dass das Nanopartikel nicht seine gesamte Ladung in der ersten Zelle abgab, in die es eindrang, sondern mit dem Wasser durch die Pflanze wanderte und die mRNA dabei verteilte", sagte Professor Carroll. "Das ist aufregend, denn mit weiteren Verbesserungen könnte die Technologie in Zukunft möglicherweise genutzt werden, um schneller neue Pflanzensorten zu produzieren." "Mit weiterer Forschung könnten wir ein Problem mit einer Kulturpflanze wie Geschmack oder Qualität angehen und eine neue Sorte erhalten, ohne dass wir ein Jahrzehnt lang Kreuzungen oder gentechnische Veränderungen vornehmen müssen." "Ähnlich wie ein mRNA-Impfstoff ein Protein produziert, um das Immunsystem zu stimulieren, und dann abgebaut wird, wird die mRNA, die wir in Pflanzen einbringen, vorübergehend exprimiert und verschwindet dann wieder." Die Nanopartikeltechnik wurde von UniQuest, dem Kommerzialisierungsunternehmen der UQ, patentiert, das nun Partner sucht, um die Technologie weiterzuentwickeln. Zum Forschungsteam gehörten Professor Zhi Pin (Gordon) Xu und Dr. Jiaxi Yong vom Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology der UQ und der Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation.