利用磁性染法革新胡瓜的基轉技術
2025/04/11 @國際
摘要
磁性染法是一種將外源基因包裹於磁性奈米粒子的技術，可成功將外源基因轉入胡瓜花粉中，無須組織培養即能產生基轉種子，簡化並加速基因轉殖過程，為作物品種改良開闢了新的途徑。
示意圖
園藝作物進行基因改造時，經常受到複雜的組織培養要求和氣候變化等環境壓力的限制，傳統的基因轉殖技術如農桿菌，經常在部分物種中受阻礙，尤其是葫蘆科作物，鑑於種種挑戰，急需創新的基因轉殖系統以協助基因工程。磁性染法(magnetofection)是一種新型的基轉系統，利用磁性奈米顆粒轉移DNA，韓國釜山大學(Pusan National University)藉此方法，成功將外源基因送入胡瓜花粉中，避開傳統組培上的障礙，為產出基轉植物提供更直接且有效的方法，相關研究發表於Horticulture Research期刊。
研究人員利用帶正電荷的氧化鐵(Fe3O4)奈米粒子作為DNA的載體，將外源基因成功轉入花粉孔中，再將花粉沾在雌花柱頭上即可產生基轉種子。經轉入外源基因的花粉活力並不會受到影響，表達量隨時間逐漸增加，且啟動子(promoter)會影響外源基因的傳送及表達效率，以來源於水稻的OsMTD2啟動子表現較佳，優於源自花椰菜嵌紋病毒的35S啟動子。藉由GUS檢測，發現T1世代幼苗的子葉及根部GUS表達，自交後獲得同質結合之T2世代，GUS在胚中大量表達，表示此方式轉入之外源基因能成功遺傳給下一代。然而，進一步藉由PCR分析轉入之抗抗生素基因表達量，僅有10% DNA成功轉入，遠低於GUS檢測，顯示T1基因整合比例(gene integration rate)偏低。此外，研究人員將近年來常用於基因編輯的CRISPR/Cas9藉此系統轉入胡瓜，僅有20%植株成功轉入Cas9基因。
此研究，驗證了磁性染法應用於胡瓜基轉的可行性，提供避免組培障礙、更快速且易取得的方法，未來將拓展其他重要作物的潛在應用性及探討基因整合率較低的問題，有望為作物改良及遺傳研究開闢新的可能性，以應對氣候變遷及糧食安全等問題。【延伸閱讀】-「基因編輯」屬於基改作物嗎？看各國法規如何影響基因編輯產品的未來
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