Генетическая модификация в семействе тыквенных затрудняется сложными требованиями к культуре тканей, традиционные методы трансформации, такие как перенос генов с помощью рода палочковидных почвенных бактерий Agrobacterium, часто сталкиваются с барьерами, которые ограничивают их успех в определенных видах растений. Учитывая эти постоянные проблемы, инновационные системы доставки генов необходимы для продвижения генной инженерии сельскохозяйственных культур.
Магнитофекция, новый метод доставки ДНК с использованием магнитных наночастиц, предлагает многообещающую альтернативу традиционным подходам. Исследование, проведенное учеными Пусанского национального университета и опубликованное в журнале Horticulture Research, раскрывает передовой метод магнитофекции пыльцы для создания генетически модифицированных огурцов.
Используя магнитные наночастицы, исследователи успешно доставили экзогенную ДНК в пыльцу огурцов, эффективно обойдя ограничения традиционных методов культивирования тканей. Этот прорыв в генной инженерии обеспечивает более прямой и эффективный способ производства трансгенных растений, возвещая новую эру в сельскохозяйственной биотехнологии.
Исследование было сосредоточено на совершенствовании метода магнитофекции пыльцы, адаптированного для огурцов. Ранее подобная методика использовалась для создания ГМО хлопчатника и кукурузы. Используя положительно заряженные магнитные наночастицы Fe 3 O 4 в качестве носителей ДНК, экзогенные гены были введены в апертуры пыльцы. После магнитофекции обработанная пыльца вручную наносилась на рыльце женских цветков огурцов, что приводило к получению трансгенных семян.
Примечательно, что жизнеспособность пыльцы сохранялась на протяжении всего процесса, и экспрессия генов наблюдалась в трансформированной пыльце с течением времени. Ключевые результаты показали, что эффективность экспрессии генов значительно различалась в зависимости от разных промоторов, причем промотор OsMTD2 (домен митохондриального таргетинга, MTD) превосходил промотор p35S.
Трансгенные семена продемонстрировали надежную экспрессию генов в семядолях и корнях сеянцев T1. Несмотря на такие нюансы, как более низкие показатели интеграции генов, исследование подтвердило осуществимость этой техники для трансформации огурцов и подчеркнуло ее потенциальное применение в других видах сельскохозяйственных культур.
Доктор Ю-Джин Ким, старший научный сотрудник Пусанского национального университета, сказал: «Наши результаты подчеркивают, что магнитофекция пыльцы является гибким и эффективным подходом к генетической трансформации огурцов. Этот метод обходит проблемы традиционной культуры тканей, предлагая более быстрый и доступный метод получения трансгенных растений. Будущие исследования могут расширить его применимость к другим ключевым культурам, стимулируя инновационные решения в устойчивом сельском хозяйстве».
Система доставки генов пыльцы с магнитным полем, применяемая к C. sativus. Фото: Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae179
Более широкие последствия этой технологии выходят далеко за рамки огурцов, предлагая пути для разработки более устойчивых и обогащенных питательными веществами культур, жизненно важных для решения глобальных сельскохозяйственных проблем, таких как изменение климата и продовольственная безопасность, подчеркивают авторы работы. Дальнейшее усовершенствование может расширить ее потенциал, сделав ее применимой к более сложным геномам и признакам растений.
Источник: TransSpread.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
