對(duì)糧食作物的基因改造為全球日益增長(zhǎng)的人口提供了一個(gè)特別的技術(shù)解決方案。然而在轉(zhuǎn)基因作物的研究上,依然存在很大的困難,由于科學(xué)家能夠成功修改的植物物種有限,目前主要局限在少數(shù)幾種作物上,如玉米、大豆、棉花、油菜等。
現(xiàn)在這一情況有望獲得改變,一個(gè)以中國(guó)科學(xué)家為主的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)宣布了一項(xiàng)名為花粉磁轉(zhuǎn)染的新技術(shù)。該技術(shù)克服了傳統(tǒng)植物轉(zhuǎn)化方法的障礙,該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)花粉磁轉(zhuǎn)染幾乎可以轉(zhuǎn)化所有作物,將大大促進(jìn)轉(zhuǎn)基因作物新品種的育種進(jìn)程。
目前幾乎所有的基因修飾方法都需要從組織培養(yǎng)中再生,涉及復(fù)雜,長(zhǎng)期和艱苦的過(guò)程。特別是棉花等許多作物品種難以再生。而中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京研究所的研究人員采取的另一種方法(花粉磁轉(zhuǎn)染)是首先處理花粉DNA,然后使該花粉在植物子房中受精,它可以直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因種子而不需要再生。在這個(gè)系統(tǒng)中,載有外源DNA的磁性納米顆粒在磁場(chǎng)存在下被傳遞到花粉中。通過(guò)磁轉(zhuǎn)染花粉授粉,轉(zhuǎn)化的種子可以成功地產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物。外源DNA成功整合到基因組中,在后代中有效表達(dá)并穩(wěn)定遺傳。該系統(tǒng)是無(wú)需培養(yǎng)和基因型獨(dú)立的。另外,它簡(jiǎn)單,快速,能夠進(jìn)行多基因轉(zhuǎn)化。
該研究成果在11月27日發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊Nature Plants中。
花粉磁轉(zhuǎn)染簡(jiǎn)介:
研究人員克服以前對(duì)花粉轉(zhuǎn)基因失敗的關(guān)鍵工具是磁轉(zhuǎn)染配對(duì)——利用磁場(chǎng)將外源DNA導(dǎo)入到靶標(biāo)細(xì)胞中——利用納米生物技術(shù),使用磁性納米粒子將外源DNA“走私”到核心花粉中。
研究人員在他們的論文中指出,磁轉(zhuǎn)染主要用于動(dòng)物科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中,因?yàn)橹参镙^厚的細(xì)胞壁已被證明對(duì)DNA入侵更有抵抗力。研究人員克服了這種助理,主要集中在花粉最薄弱的地方,即發(fā)芽過(guò)程中精細(xì)胞的釋放出口。
研究人員測(cè)量了這些孔徑的大小,然后選擇了足夠小的納米粒子運(yùn)載工具,以便將DNA載運(yùn)到花粉中。