تزریق نانومواد به گیاهان می تواند عملکرد آنها را بهبود دهد

تاریخ : ۲۰ مرداد ۱۴۰۱

تعداد بازدید : ۱۵۸

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

مایکل استرانو و همکارانش پیش از این نشان داده بودند که تزریق نانولوله های کربنی و برخی دیگر از نانوذرات به گیاهان موجب تغییر کاربری گیاه می شود، مثلا گیاه نقش حسگر پیدا کرده یا می تواند درخشندگی داشته باشد. به تازگی وی جزئیات بیشتری درباره این فناوری ارائه کرده است.

استرانو می‌گوید: «ما ویدیوی بی‌درنگ از ذرات وارد شده به کلروپلاست داشتیم. این روش که به عنوان نفوذ پوششی تبادل لیپیدی (LEEP) شناخته می شود، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا محاسبه کنند که نانوذره به کجای سلول وارد می‌شود، مثلا این که آیا نانوذره وارد کلروپلاست یا اندامک دیگری می‌شود یا اینکه آیا در سیتوزول، مایعی که اطراف سلول را احاطه کرده است، باقی می ماند. این اطلاعات می‌تواند برای طراحی نانوذراتی که ماشین‌های ویرایش ژن را به مناطق مورد نظر حمل می‌کنند تا ژنوم گیاه را بازنویسی کند و آن را با خواصی مانند مقاومت در برابر آفات و بیماری‌ها آغشته کند، استفاده شود.»

 

چالش وارد کردن CRISPR-Cas به هسته سلول است. گیاهان مانند حیوانات سیستم گردش خون ندارند، به این معنی که دانشمندان نمی توانند به سادگی مواد را به گیاه تزریق کنند و مسیر حرکت آن را پیش بینی کنند. علاوه بر این، هر سلول گیاهی با دیواره ای ضخیم تر و قوی تر از سلول های حیوانی احاطه شده است. مانع اصلی که از سلول ها محافظت می کند یک غشای لیپیدی است که شامل دو لایه مولکول چربی با یک طرف آبگریز و یک طرف آب دوست است. کلروپلاست داخل سلول ها - که ژنومی متمایز از بقیه گیاهان دارد - توسط یک غشای دوگانه محافظت می شود که کریسپر باید در آن نفوذ کند.

 

LEEP با رساندن نانولوله‌های کربنی به سلول‌های گیاه کمک می‌کند. نانولوله ها در لایه ای از پلیمر پیچیده شده اند که دارای سطح آبگریز یا آب دوست است و می تواند از غشای سلولی عبور کند. با بار مناسب، پلیمر با غشای لیپیدی گیاه ترکیب می شود و نانولوله را با خود حمل می کند. اتصال مواد ژنتیکی به نانولوله به اندازه کافی آسان است، بنابراین کل سیستم از طریق غشای دوگانه کلروپلاست حمل می شود و DNA یا RNA را به محل مورد نظر می رساند.

 

استرانو می‌گوید LEEP کاربردهای گسترده‌ای دارد، زیرا می‌تواند پیش‌بینی کند که کدام ذرات وارد سلول‌های گیاهی و کلروپلاست‌ها می‌شوند. او می‌گوید: «این فناوری تقریباً برای همه نانوذرات کربن، طلا، سیلیس کار می‌کند».

 

 همچنین مزیتی نسبت به روش های دیگر دارد که باید برای بسیاری از گونه های گیاهان کارایی داشته باشد. اغلب متخصصان ژنتیک از یک محصول نمونه مانند تنباکو برای آزمایش نظریه های خود استفاده می کنند. استرانو، که LEEP را در ده‌ها گونه از جمله اسفناج و شاهی آزمایش کرده است، می‌گوید: «انتقاد همیشه این بوده است: «می‌توانید این روش شیک را در تنباکو انجام دهید، اما گیاهان مهمی مانند برنج، گندم و ذرت چطور؟»

 

LEEP پیشرفتی است که به ذرات اجازه می‌دهد تا برای قرار دادن محموله‌های مختلف سفارشی شوند. نانومواد، از جمله نقاط کربن، نانومیله‌های طلا و نانوذرات مغناطیسی، برای ویرایش ژنوم گیاهان جذاب هستند، زیرا می‌توانند صدها برابر کمتر از الکتروپوریشن یا تفنگ‌های ژنی هزینه داشته باشند و استفاده نسبتاً آسانی دارند.

منبع : https://www.nature.com/articles/d41586-022-02151-7

نظر شما