点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:喷一喷就能“改造”植物
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

喷一喷就能“改造”植物

来源:中国科学报2022-03-02 10:00

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  近日,日本理化学研究所可持续资源科学中心的研究人员开发了一种无需改变作物基因组就能提高作物质量的新方法。相关论文发表于《美国化学会志—纳米》。

  基因编辑技术的发展允许人们直接改变植物基因组,获得所需要的作物品种,但需花费大量时间和经费。由该机构的Masaki Odahara领导的研究小组开发的新技术依赖于一种喷雾,通过植物的叶子将生物活性分子引入植物细胞。这项新技术能在短时间内、以更低成本帮助作物抵御害虫或变得更耐旱。

  新技术的原理是,使植物不表达特定的基因,可以通过在植物中插入特定的生物活性化合物来快速抑制基因。在这种情况下,生物活性化合物通过一种可以穿透植物细胞壁的载体进入植物细胞。

  虽然这个概念可能很简单,但实现它是一个挑战。“除了设计一种将生物活性分子引入植物中的方法,我们还必须考虑在实际农业条件下对栽培作物而言实用的递送方式。”Odahara说。

  研究小组得出结论,最好的方法是使用喷雾器,以便相对容易地应用于大片区域。

  许多类型的纳米颗粒都可以穿透植物细胞。而研究人员将重点放在细胞穿透肽(CPPs)上,它们可以针对植物细胞内的特定结构,如叶绿体。

  第一个挑战是确定使用喷雾时哪种CPPs是最好的。他们用荧光黄标记天然和合成的CPPs,将其喷洒在植物叶片上,并在不同时间点用共焦激光扫描显微镜测量叶片中的荧光量。在实验室拟南芥以及几种大豆、番茄中进行这一操作后,他们发现了几种能够渗透到叶片外层的天然CPPs,在某些情况下甚至更深。

  进一步实验表明,当质粒DNA附着在CPPs上时,这种技术效果良好。分析表明,通过喷雾进入细胞后,在拟南芥和大豆的叶片中均能引起有效表达。研究人员还发现,通过在喷雾溶液中加入其他生物分子和纳米结构,可以暂时增加叶片中的气孔数量,从而增加植物吸收喷雾的量。

  研究小组将干扰荧光蛋白表达的RNA附着在一个CPP上,正如所希望的,该复合物能沉默黄色花期表达的基因。通常可以通过插入或敲除基因来提高作物产量,Odahara说,“任何替代基因改造的方法都能达到同样的功能效果,这很重要。”

  而当研究小组将一个以叶绿体为靶标的肽加入到特定的CPP-RNA复合物中时,他们也能够类似地沉默针对叶绿体的基因。

  “线粒体和叶绿体调节植物的代谢活动,以这些结构为目标,通过喷雾递送生物活性分子,可以有效改善作物理想的品质性状。”Odahara说,“我们下一步是研究如何提高递送系统的效率,最终希望这个新技术可以安全地保护作物免受寄生虫或其他有害因素的影响。”(王方)

  相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07723

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 速度与未来!世界高铁大会看中国列车如何“领跑”

  • 中国科学院发布嫦娥六号月球样品系列研究成果

独家策划

推荐阅读
由于肉眼很难发现水污染的情况,洪水之后饮水需要特别注意,避免直接饮用自来水、山泉水、河水、湖水等。肖丹提醒,如果不适症状较为严重,出现持续高热、剧烈呕吐、严重腹泻、脱水、意识障碍等,或皮肤干燥、眼窝凹陷、少尿等情况,应及时就医。
2025-07-10 09:34
国家自然科学基金委员会近日发布消息,自然科学基金委制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。自然科学基金委作为我国资助基础研究的主渠道,制定了一系列创新举措。
2025-07-10 09:33
嫦娥六号月球样品的相关研究成果,引起了国际学术界的高度关注。这1935.3克宝贵的月壤,使得月球样品研究进入“嫦娥时代”,开启了人类认识月球的新纪元,也为中国月球研究走向世界前列奠定了基础。 一年来,中国科学家们已经利用嫦娥六号月球样品取得许多科学突破。
2025-07-10 09:32
2024年嫦娥六号任务首次从南极-艾特肯盆地内部采回月球样品,为揭示该区域物质成因提供了直接证据。综合元素和矿物组成分析,南极-艾特肯盆地镁环物质主要为斜长石(63%~67%)和低钙辉石(25%~27%)组成的亚铁苏长岩。
2025-07-10 09:32
7月9日,在北京航天城,神舟十九号航天员蔡旭哲(中)、宋令东(右)、王浩泽在记者见面会上敬礼致意。 在神舟十九号乘组中,航天员王浩泽也是一位90后,更成为首位进驻空间站的女航天飞行工程师。
2025-07-10 09:30
随着科技创新与产业创新深度融合,人工智能技术助力建材行业向更智能、更绿色、更高端方向变革。“通过数字化转型,建材企业可基本实现研发设计数字化、生产运营一体化、客户服务敏捷化,提升决策效率、协同能力和服务水平,快速提升生产力和核心竞争力。
2025-07-09 09:40
记者8日从湖南省自然资源厅获悉,通过创新地质找矿理论,经过长期勘探,湖南省郴州市临武县鸡脚山矿区已探获超大型蚀变花岗岩型锂矿床,共提交锂矿石量4.9亿吨,氧化锂资源量131万吨。
2025-07-09 09:39
根据国家卫生健康委8日晚间发布的通知,今后“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”将不得应用于阿尔茨海默病治疗。“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”是将颈部深层淋巴管或淋巴结与邻近的静脉进行吻合的手术,近年来部分医疗机构将其用于治疗阿尔茨海默病,引发争议。
2025-07-09 09:39
国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局日前发布《关于开展零碳园区建设的通知》。支持企业对标标杆水平和先进水平,实施节能降碳改造和用能设备更新,鼓励企业建设极致能效工厂、零碳工厂。
2025-07-09 09:37
近日,中国科学院近代物理研究所科研人员依托兰州重离子加速器冷却储存环,精确测量了极缺中子原子核硅-22的质量,实验发现硅-22的质子数14是一个新幻数。
2025-07-09 09:35
国家自然科学基金委员会7日发布消息,自然科学基金委近日制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 09:20
近日,由农业农村部南京农业机械化研究所联合有关单位研制的全自动水稻覆膜插秧技术装备在江苏省靖江市投入使用,开启了我国水稻覆膜插秧新模式。
2025-07-08 09:11
日前,全球领先的720V高压固态钠盐电池,在位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗的建亨奥能科技有限公司正式量产,标志着中国成为全球第三个实现固态钠盐电池商用量产的国家。
2025-07-08 09:10
从国家自然科学基金委员会获悉,该委日前制定了重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 05:05
什么是聚乳酸材料,在取代传统石化基塑料材料方面又有着怎样的优势?本期院士科普,让我们跟随中国科学院院士陈学思,一起走进生物降解高分子材料——聚乳酸的奇妙世界。
2025-07-07 14:19
科技的力量正让农民从传统体力劳动者向掌控全局的智慧决策者转变。
2025-07-07 12:33
在未来数十年,熟练使用人工智能很可能成为大多数职业的必备技能,并深刻影响就业市场。作为经济土壤中的“超级肥料”,新技术既带来传统岗位的替代,更促进新兴产业发展,直接创造新的岗位需求。
2025-07-07 09:12
抽水蓄能机组主要由发电电动机和水泵水轮机组成,利用山上山下两个水库进行水能和电能相互转换。
2025-07-07 09:11
回溯歼—10飞机研制历程,从立项、首飞到定型,历经数十载,“三滴油”看起来微不足道,却更加说明创新需要点滴用心、长期耕耘。
2025-07-07 09:10
加载更多