Die Gen-Abschaltung bei Pflanzen ist mit erheblichen Herausforderungen verbunden, vor allem aufgrund der Schwierigkeiten beim Transport von RNA-Molekülen durch die Zellmembranen der Pflanzen und der Erzielung systemischer Effekte. Traditionelle Methoden der Gentechnik sind zeitaufwändig und oft durch den Genotyp der Pflanze begrenzt. Aufgrund dieser Herausforderungen besteht ein dringender Bedarf an innovativen Lösungen, um eine effiziente Gen-Abschaltung zu ermöglichen und die Produktivität der Nutzpflanzen zu steigern.
Forscher der University of Connecticut und des Oak Ridge National Laboratory haben eine innovative Methode entwickelt, bei der kationisiertes Rinderserumalbumin (cBSA) und doppelsträngige RNA (dsRNA)-Nanokomplexe verwendet werden, um eine effektive systemische Gen-Abschaltung bei Pflanzen zu erreichen.
Veröffentlicht in Gartenbauforschung Diese Studie zeigt das Potenzial dieser Nanokomplexe, die Einschränkungen herkömmlicher RNA-Abgabemethoden zu überwinden und ein neues Werkzeug für die Pflanzenbiotechnologie bereitzustellen.
Die Studie präsentiert die Entwicklung von cBSA/dsRNA-Nanokomplexen für die systemische Gen-Abschaltung in Tabak- und Pappelpflanzen. Durch die Modifizierung von Rinderserumalbumin, sodass es eine positive Ladung trägt, haben die Forscher Nanokomplexe geschaffen, die dsRNA-Moleküle binden und so deren Transport und systemische Gen-Abschaltung erleichtern.
Experimente zeigten eine erfolgreiche Stilllegung der Gene DR5-GUS und 35S-GUS, wodurch eine signifikante Verringerung der Genexpression erreicht wurde. Diese Technologie erwies sich als wirksam bei der Übertragung von RNA-Molekülen durch Pflanzenzellmembranen und überwand die negative Ladungsbarriere von nackten RNA-Anwendungen.
Diese Methode bietet einen praktischen, schnellen und nicht-gentechnisch veränderten Ansatz und ist aufgrund ihrer Skalierbarkeit und Kosteneffizienz vielversprechend für die Charakterisierung von Genfunktionen, die Verbesserung von Nutzpflanzen und die Anwendung in der Landwirtschaft im großen Maßstab.
Dr. Yi Li, ein leitender Forscher des Projekts, sagte: „Die Entwicklung von cBSA/dsRNA-Nanokomplexen stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Pflanzenbiotechnologie dar. Diese Technologie ermöglicht nicht nur eine effiziente Gen-Stilllegung, sondern bietet auch eine praktische und skalierbare Lösung zur Verbesserung der Ernteproduktivität. Wir glauben, dass diese Methode den Weg für neue Anwendungen in der Genomeditierung und der Agrarforschung ebnen wird.“
Die Auswirkungen dieser Forschung sind weitreichend und bieten eine mögliche Lösung für die vorübergehende Genstilllegung bei Feldfrüchten, darunter Obstbäumen. Diese Technologie könnte die Produktivität von Nutzpflanzen steigern, indem sie Gene angreift, die die Dürretoleranz, die Fruchtentwicklung und die Stressresistenz beeinflussen – und das alles ohne die Notwendigkeit einer genetischen Veränderung.
Da diese Methode skalierbar und kostengünstig ist, könnte sie für eine nachhaltige Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung sein.
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Huayu Sun et al., Entwickelte dsRNA-Protein-Nanopartikel für eine effektive systemische Gen-Abschaltung in Pflanzen, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae045