将蛋白质等有机物质导入到活细胞中的方法已经在生物科技领域广泛应用。例如,将荧光蛋白导入到细胞中,人们可以追踪到细胞的生命活动;利用微量注射及基因转染(细胞膜上的微小气孔会打开让有机物进入)可以将有机物质导入到动物细胞内。但大部分技术都是在动物细胞领域研究出来,在植物细胞中使用相关技术仍然面临障碍,这主要是因为植物细胞和动物细胞的表面结构有所不同。为此,日本东京技术研究所(Tokyo Institute of Technology)及农业生物科学研究所(Institute of Agrobiological Sciences, NARO)的研究人员使用一种无破坏性、非热能的大气压等离子法将蛋白质导入植物细胞之中 ,该项技术可以将不同的蛋白质分子导入不同的植物中,也可以在植物的基因组编辑、蛋白质功能分析以及工业中的植物性能控制研究方面发挥作用。
等离子体以增加气体能量的方式来电离气体中的原子。等离子体应用广泛,例如,等离子体通过破坏细菌细胞表面可以抑制细菌生长,同理,可以通过破坏植物细胞表面使蛋白质进入细胞体内。研究团队将这一机理应用于烟草、水稻以及拟南芥的叶子或根部进行实验。他们将一些叶片分别暴露在5种等离子体中,之后再将叶片浸泡在含有绿色荧光蛋白(sGFP)腺苷酸环化酶的溶液中。结果发现那些用二氧化碳或氮气的气体等离子体处理过的叶片表现出了较强的蛋白质吸收能力。
用等离子导入蛋白质所遵循的原理不同于现有技术,利用等离子导入蛋白质技术比较简单,不需要对植物的组织及蛋白质进行预处理。此外,由于等离子喷射装置的大小可以调整,因此其应用范围也是可扩展的。
此项研究得到了KAKENHA(25440057)及内阁办公室、日本政府以及跨部战略创新推广项目(Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program, SIP)的部分支持,SIP的宗旨是“用技术创造下一代的农业、林业和渔业。”
(编译 李楠)