Construction of pesticide delivery system using biodegradable carrier nanoparticles

利用可生物降解载体纳米粒子构建农药输送系统

基本信息

批准号：
22K18928
负责人：
野村俊之
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18928/
关键词：
植物病原菌農薬食糧農薬送達システムキャリアナノ粒子

项目摘要

植物病害の防除に用いられる農薬のうち、植物病原菌に到達する農薬は0.1%にも満たない。そこで本研究では、植物病原菌に選択的に送達可能な農薬封入キャリア粒子を用いた植物体外部からの植物病原菌の防除、遺伝物質を封入したキャリアナノ粒子を植物体内に導入して病害の原因となるたんぱく質の生成を阻害することで植物体内部からの植物病原菌の防除について検討することで、農業分野における農薬送達システムPDS技術の実現に挑戦する。2022年度の研究では、エクソソームをキャリア粒子として、遺伝物質を封入したキャリアナノ粒子を植物細胞に導入することで細胞内部におけるサイレンシング誘導について検討を行った。モデル植物細胞として、タバコ培養細胞BY-2、アクチンフィラメント架橋タンパク質に結合した緑色蛍光タンパク質（GFP）を発現する形質転換BY-2細胞（GF11）、モデルdsRNAとして、GFP遺伝子の発現をサイレンシングする人工合成siRNAを使用した。まず、siRNAキャリアとしてエクソソームが使用可能であるかを検討した。膜標識色素を用いてエクソソームを蛍光標識することで、植物細胞内へのエクソソームの取込が確認された。また、取込実験において混入する可能性のある色素凝集体および非小胞夾雑物は取込結果に影響しないことも確認し、結果の妥当性を示した。次に、エクソソームにsiRNAを封入し、植物細胞内へ送達することでGFP遺伝子のサイレンシング誘導を試みた。その結果、エクソソームにsiRNAを封入すると、GFP遺伝子が配列特異的にサイレンシングされることが明らかとなった。以上より、植物細胞へのdsRNAの送達キャリアとしてバイオナノ粒子であるエクソソームが有用であり、標的特異的で遺伝子組み換えフリーのRNAi農薬の可能性が示唆された。

用于控制植物疾病的农药中，不到0.1％的农药达到了植物病原体。 In this study, we will consider the control of plant pathogens from outside the plant body using pesticide-encapsulated carrier particles that can be selectively delivered to plant pathogens, and the control of plant pathogens from inside the plant body by introducing carrier particles encapsulated with genetic material into the plant body to inhibit the production of proteins that cause diseases, thereby challenges the realization of pesticide delivery system PDS technology in the agricultural field.在2022年的研究中，我们通过将用遗传材料封装的载体纳米颗粒以外泌体为载体颗粒引入植物细胞中，研究了细胞内部沉默的诱导。模型植物细胞被用作烟草培养的细胞By-2，转化为与肌动蛋白丝交联蛋白结合的绿色荧光蛋白（GFP）和人为合成的siRNA的绿色荧光蛋白（GFP），该siRNA沉默了GFP基因作为模型DSRNA的表达。首先，我们研究了外泌体是否可以用作siRNA载体。使用膜标记的染料对外泌体进行荧光标记证实了外泌体对植物细胞的摄取。此外，已经证实，在摄取实验中可能被污染的色素骨料和非叶子污染物对摄取结果没有影响，表明结果的有效性。接下来，将siRNA封装在外泌体中，并输送到植物细胞中以诱导GFP基因的沉默。结果，据揭示了当siRNA封装在外泌体中时，GFP基因被特异性沉默。从以上，外泌体，bionanoparpicles作为载体可作为载体递送到植物细胞上，这表明靶标特异性，无基因修饰的RNAi农药的可能性。