Учёные из Квинслендского университета разработали метод введения генетического материала в растения через их корни, что открывает перспективы для ускоренного улучшения сельскохозяйственных культур. Исследование опубликовано в Nature Plants.
Профессор Бернард Кэрролл из Школы химии и молекулярной биологии Квинслендского университета отметил, что использование наночастиц может помочь в точной настройке генов растений, что приведёт к повышению урожайности и улучшению качества продовольствия.
«Традиционная селекция и генетическая модификация требуют многих поколений для создания нового сорта, что занимает много времени и требует значительных затрат», — пояснил профессор Кэрролл. «Нам удалось заставить корни растений поглощать безвредные наночастицы, разработанные группой профессора Гордона Сю для доставки вакцин и лечения онкологических заболеваний у животных».
Растительные клетки обладают жёсткими, древесными стенками, которые намного прочнее клеточных оболочек животных и человека. Чтобы преодолеть эту преграду, учёные покрыли наночастицы специальным белком, который мягко разрыхляет клеточную стенку. Это позволило наночастицам проникнуть в клетки растений и впервые доставить в них синтетическую матричную РНК (мРНК).
МРНК — это природные молекулы-посредники, несущие генетические инструкции для создания и регуляции живых организмов. В ходе эксперимента исследователи использовали наночастицы для доставки синтетической мРНК, кодирующей зелёный флуоресцентный белок, в различные виды растений, включая арабидопсис — миниатюрное растение из семейства капустных, широко используемое в генетических исследованиях.
«Неожиданно оказалось, что наночастицы не высвобождают весь груз сразу после попадания в первую клетку, а движутся вместе с водой по растению, распространяя мРНК», — отметил профессор Кэрролл.
Эта технология обладает огромным потенциалом. В будущем её можно будет использовать для создания новых сортов сельскохозяйственных культур значительно быстрее, чем при традиционной селекции или генетической модификации.
«Дополнительные исследования помогут нацеливаться на конкретные характеристики растений, например, улучшение вкуса или питательной ценности, без необходимости десятилетий скрещивания или генной инженерии», — добавил профессор.
Технология работает по тому же принципу, что и мРНК-вакцины: синтетическая мРНК временно экспрессируется в растении, а затем разрушается, не оставляя следов в геноме.
Метод уже запатентован коммерческим подразделением Квинслендского университета UniQuest, которое сейчас ищет партнёров для дальнейшей разработки технологии.
В исследовании также приняли участие профессор Чжи Пин (Гордон) Сю, доктор Цзяси Ён из Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий, а также учёные из Альянса Квинсленда по сельскому хозяйству и продовольственным инновациям.