افزایش سطح برداشت محصولات کشاوری با فناوری نانو

به گزارش خبرنگار خبرگزاری صدا و سیما ، محققان مرکز RIKEN علوم منابع پایدار (CSRS) در ژاپن راهی برای بهبود کیفیت محصول بدون نیاز به ایجاد گیاهان اصلاح شده ژنتیکی ایجاد کرده‌اند. به جای تغییر ژنوم گیاهان، این روش جدید بر روی اسپری تکیه دارد که مولکول‌های فعال زیستی را از طریق برگ به سلول‌های گیاهی وارد می‌کند. این فناوری جدید می‌تواند برای کمک به گیاهان در مقاومت در برابر آفات یا مقاوم‌تر شدن در برابر خشکسالی در زمان کمتر و با هزینه کمتر نسبت به ساخت خطوطی از محصولات اصلاح‌شده ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرد.
فناوری‌های فعلی می‌تواند مستقیم ژنوم‌ها را تغییر دهد و ارگانیسم‌های اصلاح‌شده ژنتیکی (GMOs) از جمله غذای GM را ایجاد کند. با این حال، ساخت گیاهان تراریخته به زمان و پول نیاز دارد و هنوز از حمایت عمومی گسترده برخوردار نشده است. محققان RIKEN CSRS جایگزینی برای غذای GM ساخته‌اند که می‌تواند بر این مشکلات غلبه کند. به عنوان مثال، به جای تغییر ژنوم گیاه به طوری که ژن خاصی را بیان نمی‌کند، می‌توان همان ژن را در حین حرکت با وارد کردن یک ترکیب فعال زیستی خاص در گیاه سرکوب کرد. در این سناریو، ترکیب فعال زیستی توسط حاملی که می‌تواند به دیواره سلولی سلول‌های گیاهی نفوذ کند، وارد سلول‌های گیاه می‌شود.
در حالی که این مفهوم ممکن است ساده باشد، تحقق آن یک چالش بود. اوداهارا از محققان این پروژه می‌گوید: «علاوه بر طراحی راهی برای وارد کردن مولکول‌های فعال زیستی به گیاهان، ما باید روشی را در نظر می‌گرفتیم که برای محصولات زراعی تحت شرایط کشاورزی واقعی عملی باشد».
این گروه به این نتیجه رسید که بهترین روش از طریق اسپری که می‌تواند به راحتی در زمین‌های بزرگ پیاده‌سازی شود. بسیاری از انواع نانوذرات می‌توانند به سلول‌های گیاهی نفوذ کنند. محققان بر روی پپتید‌های نفوذکننده به سلول (CPPs) تمرکز کردند، زیرا آن‌ها همچنین می‌توانند ساختار‌های خاصی را در داخل سلول‌های گیاهی مانند کلروپلاست‌ها هدف قرار دهند. اولین چالش تعیین این بود که کدام CPP‌ها هنگام استفاده از اسپری بهترین هستند. پژوهشگران CPP‌های طبیعی و مصنوعی را با رنگ زرد فلورسنت برچسب گذاری کردند، آن‌ها را روی برگ‌های گیاه اسپری کردند و میزان فلورسانس را در برگ‌ها با میکروسکوپ اسکن لیزری کانفوکال در مقاطع زمانی مختلف اندازه گرفتند. پس از انجام این روش در آزمایشگاه روی چندین نوع سویا و گوجه‌فرنگی، آن‌ها چندین CPP طبیعی پیدا کردند که قادر به نفوذ به لایه بیرونی برگ‌ها و در برخی موارد حتی عمیق‌تر بودند.
این نتایج شواهدی بود مبنی بر اینکه می‌توان از این سیستم برای خاموش کردن ژن‌های گوجه‌فرنگی استفاده کرد. آزمایش‌های بیشتر نشان داد که این روش زمانی که DNA پلاسمید به CPP‌ها متصل شد، به خوبی کار می‌کرد، و تجزیه و تحلیل نشان داد که ژن‌ها به طور موثر در برگ‌ها پس از انتقال به سلول‌ها از طریق اسپری آبی بیان می‌شوند. محققان همچنین دریافتند که با گنجاندن سایر مولکول‌های زیستی و نانوساختار‌ها در محلول اسپری، می‌توانند به طور موقت تعداد منافذ برگ‌ها را افزایش دهند که این امر میزان اسپری جذب شده توسط گیاه را افزایش می‌دهد.