La biomedicina muestra el camino a los futuros cultivos alimentarios
Investigadores de la Universidad de Queensland han introducido por primera vez material genético en plantas a través de sus raíces, lo que abre una vía potencial para mejorar rápidamente los cultivos.
Vista al microscopio de una punta de raíz y la progresión de ARNm sintético que produce una proteína verde fluorescente.
The University of Queensland
El profesor Bernard Carroll, de la Facultad de Química y Biociencias Moleculares de la UQ, explicó que la tecnología de nanopartículas podría ayudar a afinar los genes de las plantas para aumentar el rendimiento de los cultivos y mejorar la calidad de los alimentos.
"Las técnicas tradicionales de fitomejoramiento y modificación genética tardan muchas generaciones en producir una nueva variedad de cultivo, lo que resulta caro y requiere mucho tiempo", explica el profesor Carroll.
"Hemos conseguido que las raíces de las plantas absorban una nanopartícula benigna desarrollada por el grupo del profesor Gordon Xu en la UQ para la administración de vacunas y tratamientos contra el cáncer en animales.
"Las paredes celulares de las plantas son rígidas y similares a la madera, mucho más duras que las de las células humanas o animales, por lo que recubrimos la nanopartícula con una proteína que afloja suavemente la pared celular de la planta.
"El recubrimiento proteínico ayudó a la nanopartícula a atravesar las paredes celulares para introducir por primera vez en las plantas una carga sintética de ARNm".
Los ARNm son moléculas mensajeras naturales que contienen instrucciones genéticas para construir y mejorar todas las formas de vida.
El equipo de investigación utilizó las nanopartículas para introducir ARNm sintético que produce una proteína verde fluorescente en varias especies vegetales, entre ellas Arabidopsis, un miembro en miniatura de la familia de la colza y el repollo muy utilizado en la investigación genética.
"Resultó sorprendente que, en lugar de liberar toda su carga en la primera célula en la que entraba, la nanopartícula viajaba con el agua a través de la planta distribuyendo el ARNm a su paso", explicó el profesor Carroll.
"Esto es muy interesante porque, si se perfecciona, la tecnología podría utilizarse en el futuro para producir nuevas variedades de cultivos con mayor rapidez.
Con más investigación, podríamos centrarnos en un problema de un cultivo, como el sabor o la calidad, y obtener una nueva variedad sin necesidad de una década de cruces o modificaciones genéticas".
"Al igual que una vacuna de ARNm produce una proteína para estimular el sistema inmunitario y luego se degrada, el ARNm que introducimos en las plantas se expresa de forma transitoria y luego desaparece".
La técnica de las nanopartículas ha sido patentada por la empresa comercializadora de la UQ, UniQuest, que ahora busca socios para seguir desarrollando la tecnología.
En el equipo de investigación participaron el profesor Zhi Pin (Gordon) Xu y el doctor Jiaxi Yong, del Instituto Australiano de Bioingeniería y Nanotecnología de la UQ y de la Alianza para la Innovación Agrícola y Alimentaria de Queensland.
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Publicación original
Jiaxi Yong, Wang Xu, Miaomiao Wu, Run Zhang, Christopher W. G. Mann, Guoquan Liu, Christopher A. Brosnan, Neena Mitter, Bernard J. Carroll, Zhi Ping Xu; "Lysozyme-coated nanoparticles for active uptake and delivery of synthetic RNA and plasmid-encoded genes in plants"; Nature Plants, Volume 11, 2025-1-2
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