اگرچه محصولات اصلاح شده ژنتیکی مزایای بزرگی نسبت به همتایان معمولی خود دارند، در ابتدا ایجاد گیاهان اصلاح شده می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. اکنون دانشمندان رویکرد ساده‌تری را توسعه داده‌اند که در آن گیاهان عادی با اسپری‌ای که روی محصولات اعمال می‌شود، تغییر می‌یابند.
گیاهان کشاورزی معمولاً به منظور افزایش عملکرد، نیاز به آب کمتر یا مقاومت بیشتر در برابر آفات و بیماری‌ها، اصلاح ژنتیکی می‌شوند. اجرای موفقیت آمیز چنین تغییراتی به زمان و هزینه قابل توجهی نیاز دارد، با این حال، به علاوه بسیاری از مردم نسبت به مصرف گیاهان برداشت شده (یا غذاهای تهیه شده با آنها) چشم پوشی می کنند.
تیمی در مرکز علوم منابع پایدار RIKEN ژاپن به سرپرستی محققی به نام ماساکی اوداهارا، تصمیم گرفتند تا جایگزین ساده‌تری بسازند که نتایج مشابهی را ارائه دهد.
به طور مشخص تر، دانشمندان می خواستند مولکول های زیست فعالی را ایجاد کنند که می توانند روی محصولات اسپری شوند، جایی که آنها وارد سلول های گیاهان شده و فعالیت ژن های خاص را سرکوب یا تحریک کنند.
یکی از اولین کاندیداهایی که دانشمندان به دنبال آن بودند، زنجیره‌ای از اسیدهای آمینه به نام پپتیدهای نفوذکننده در سلول (CPPs ) بودند. مطالعات قبلی نشان داده بود که چنین پپتیدهایی قادر به رساندن مولکول‌ها به ساختارهای درون سلول‌های گیاهی هستند، مانند کلروپلاست‌هایی که فتوسنتز را انجام می‌دهند.
برای اینکه ببینند کدام پپتید بهتر عمل می کند، محققان چندین CPP طبیعی و مصنوعی را با سیگنال های فلورسانس زرد علامت گذاری کردند، سپس آن CPP ها را روی برگ های شاهی، سویا و گوجه فرنگی اسپری کردند. هنگامی که متعاقباً از یک میکروسکوپ اسکن لیزری کانفوکال برای تصویربرداری از برگ ها استفاده شد، مشخص شد که چندین پپتید به ویژه در نفوذ به سلول های آنها موفق بوده اند و باعث فلورسانس زرد آنها شده اند.
آزمایش‌های اضافی نشان داد که تکه‌هایی از DNA به نام پلاسمید – که اغلب برای انتقال ژن‌های خارجی به موجوداتی مانند گیاهان استفاده می‌شوند – می‌توانند پس از اتصال به CPPهای اسپری شده به برگ‌های گیاهان منتقل شوند. سایر مولکول های زیستی متصل باعث شدند که برگ ها به طور موقت منافذ بیشتری ایجاد کنند و اجازه می دهند مقدار بیشتری از اسپری وارد شود.
سرانجام، دانشمندان توجه خود را به گیاهی معطوف کردند که از نظر ژنتیکی (به روش سنتی) تغییر یافته بود تا فلورسانس زرد را در برگ‌هایش بیش از حد نشان دهد. محققان با اتصال RNAی که با آن فعالیت تداخل می کند به یک CPP و سپس اسپری کردن آن CPP روی برگ های گیاه، توانستند فلورسانس زرد را خاموش کنند.
اوداهارا گفت: «مولکول‌های فعال زیستی که از طریق اسپری تحویل داده می‌شوند، می‌توانند به طور موثر ویژگی‌های کیفی مطلوب اقتصادی را در محصولات بهبود بخشند. “گام بعدی ما بهبود کارایی سیستم تحویل است. در نهایت، ما امیدواریم که بتوان از این سیستم برای محافظت ایمن از محصولات در برابر انگل ها یا سایر عوامل مضر استفاده کرد.”
مقاله ای در مورد این مطالعه اخیرا در مجله ACS Nano منتشر شده است.
