Доставка генетичного матеріалу в рослинні клітини за допомогою вуглецевих нанотрубок

Abstract

Проведено генетичну трансформацiю протопластiв, калюсу та листкових експлантiв Nicotiana tabacum L. плазмiдною ДНК pGreen0029 з використанням нековалентно функцiоналiзованих бiологiчними молекулами вуглецевих нанотрубок (ВНТ) як наноносiїв. Виявлено транзiєнтну експресiю репортерного гена жовтого флуоресцентного бiлка YFP у протопластах. У результатi стабiльної трансформацiї калюсу та листкових дискiв геном nptII отримано рослини-регенеранти N. tabacum на селективному поживному середовищi, що мiстило 50 мг/л канамiцину. Показано можливiсть застосування розроблених наноносiїв на основi одношарових ВНТ для трансформацiї протопластiв та рослинних клiтин, вкритих клiтинною стiнкою. Розробленi наноносiї на основi багатошарових ВНТ виявилися менш ефективними для перенесення цiльових генiв, особливо у клiтини калюсу та листкових експлантiв, перш за все у зв’язку з обмежувальною роллю целюлозної стiнки для їх проникнення у клiтини та через їх бiльший дiаметр, що призводить до пошкодження реципiєнтних клiтин.

Проведена генетическая трансформация протопластов, каллуса и листовых эксплантов Nicotiana tabacum L. плазмидной ДНК pGreen0029 с использованием нековалентно функционализированных биологическими молекулами углеродных нанотрубок (УНТ) в качестве наноносителей. Выявлена транзиентная экспрессия репортерного гена желтого флуоресцентного белка YFP в протопластах. В результате стабильной трансформации каллуса и листовых дисков геном nptII получены растения-регенеранты N. tabacum на селективной питательной среде, содержащей 50 мг/л канамицина. Показана применимость разработанных наноносителей на основе однослойных УНТ для трансформации протопластов и растительных клеток, покрытых клеточной стенкой. Разработанные наноносители на основе многослойных УНТ оказались менее эффективными для переноса целевых генов, особенно в клетки каллуса и листовых эксплантов, прежде всего в связи с ограничивающей ролью целлюлозной стенки для их проникновения в клетки и из-за их большего диаметра, что приводит к повреждению реципиентных клеток.

Genetic transformation of Nicotiana tabacum L. protoplasts, callus and leaf explants with plasmid DNA pGreen0029, using carbon nanotubes (CNTs) non-covalently functionalized with biological molecules as nanocarriers, is conducted. Transient expression of the reporter yellow fluorescent protein YFP gene in protoplasts is shown. Stable transformation of callus and leaf discs with nptII gene resulted in the regeneration of transformed N. tabacum plants on a selective culture medium containing 50 mg/l kanamycin. Single-walled CNTs-based nanocarriers demonstrated their applicability to the transformation of protoplasts, as well as walled plant cells. Whereas, the developed multiwalled CNTs-based nanocarriers were less efficient for the targeted gene transfer, especially into cells of callus and leaf explants, primarily due to the restrictive role of cellulose walls for their penetration into cells and because of their larger diameter, resulting in a damage to the recipient cells.