新基因喷剂给你不一样的惊喜

聂翠蓉

2017年01月25日08:12  来源:科技日报
 
原标题:新基因喷剂给你不一样的惊喜

 

 

  RNAi也称为转录后基因沉默,是一种利用RNA分子抑制基因表达的生物过程。RNAi技术通过注射与病毒RNA序列匹配的RNAi,能阻止病毒在细胞内复制,从而让基因沉默。图片来自网络

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  不喜欢你家阳台上或院子里玫瑰花的样子?没关系,一种即将上市的“基因喷剂”——农用RNA(核糖核酸)喷剂,也叫“基因农药”,能通过基因沉默技术改变玫瑰花的颜色,带给你不一样的惊喜。

  近日出版的《自然·植物》杂志刊登了澳大利亚昆士兰大学开发的这项新技术,通过将RNAi(RNA干扰)分子与黏土纳米颗粒紧密结合,让RNAi长时间停留在植物叶面,从而首次将RNAi沉默基因的作用时间延长到20天以上。

  农民朋友们可以运用这类基因沉默喷剂提高作物产量、增加营养成分、增强抗旱力并诱导其早熟。英国剑桥大学长期研究基因沉默技术的大卫·鲍尔库姆表示,新喷剂不改变DNA(脱氧核糖核酸)就可让植物的“外貌特征”焕然一新,不像转基因或传统育种技术那样需要长达数年的研发,因此能很快投入使用。

  “基因农药”抗病毒能长达20天

  基因沉默技术利用了一种纯天然防御系统。当病毒侵入细胞后,细胞会将病毒的RNA剪成多个短小片段,这些短链RNA能识别出细胞内匹配的RNA序列并与其结合。RNAi技术通过注射与病毒RNA序列匹配的RNAi,能阻止病毒在细胞内复制,从而让基因沉默。在医疗方面,RNAi药物目前还没实现跨越式进展,主要是由于这些注射到血液的RNA被迅速降解后失去了活性。

  但RNAi技术在植物防虫方面获得良好效果。研究发现,通过喷洒含有与特定基因序列匹配的小分子双链RNA,可以让一些病虫和植物体内的特定基因关闭。孟山都公司近日表示,其靶向蚜虫的RNAi杀虫喷剂已进入研发的最后阶段,但其中一大挑战始终无法攻克:喷剂中的RNA容易分解,在植物中的抗虫性只能维持几天时间,多次喷洒会增加农民成本。

  而新技术喷洒一次能让烟草植物保持抗病毒能力长达20天之久,创造了前所未有的纪录。研究组核心成员许志平接受科技日报记者采访时解释道,他和同事妮娜·米特用普通化合物如氯化镁等,制备成层叠并带正电的黏土纳米粒子,与带负电的RNA结合并提供保护。潮湿的黏土粒子会与空气中的二氧化碳发生反应并分解,从而缓慢释放RNA,达到持久作用效果。

  除此之外,新喷剂还可能适用于多种植物,甚至用来改变植物的颜色和外观等各种性状(目前这项技术还没表明这些应用)。生物技术公司Apse创始人约翰·吉尔莫对此研究结果非常兴奋,他认为,除了防治害虫和疾病,新喷剂还将开启各种各样的植物“修饰”潮流。

  市场前景“有利可图”也有风险

  植物病虫害是困扰全世界农民的一大难题,现有技术都不能直接靶向作用这些害虫,只能通过培育抗虫性品种或杀灭蚜虫等能传播植物病毒的微生物进行防治。因此,这种抗病毒喷剂如果田间试验成功,将会产生巨大需求,是一种“有利可图”的商用技术。

  市场化的最大障碍是其成本过高。许志平告诉记者,目前RNA的成本是每克100美元到200美元,应用成本太高。但吉尔莫的公司正在开发一种大规模生产技术,如果降到每克2美元到5美元,成本不再是问题,因此应用前景将非常广阔。

  与常用杀虫剂相比,基因沉默喷剂更加安全,RNAi不会被人体皮肤吸收,而且食用后也会被胃酸快速降解。虽然2012年曾有报道指出,通过食物摄入的外来RNA会影响人体基因,但随后展开的数项相关试验都没有找到改变人类基因的证据。但存在一个风险,RNAi可能会让土壤中非靶向微生物——含匹配序列的有益蠕虫和真菌产生基因沉默,而且靶标病虫也会逐渐改变其基因,对喷剂产生抗药性。

  (科技日报北京1月24日电)

(责编:魏艳、赵竹青)

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