بیوسنتز نانوذرات ابرپارامغناطیس اکسید آهن و بهینه‌سازی انتقال ژن موقت به گیاه خرفه (portulaca oleracea l.) و گلرنگ (carthamus tinctorius l.)

هدف: علیرغم چندین دهه پیشرفت در بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک، تغییر ژنتیکی اکثر گونه‌های گیاهی به دلیل وجود دیواره سلولی دشوار است. انتقال ژن به واسطه متداول ترین روش‌های انتقال ژن نیز با محدودیت‌های مختلفی رو به رو هستند. اخیرا با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد نانوذرات، کاربرد فناوری نانو در زیست فناوری به عنوان نانوحامل ملکول‌های زیستی از جمله dna، rna و پروتئین، به دلیل توانایی آن‌ها در ورود به سلول‌های زنده بسیار مورد توجه قرار گرفته است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش نانوذرات ابرپارامغناطیسی اکسید آهن (spions) به روش سبز سنتز شد. به این منظور از عصاره ریزوم گیاه زردچوبه (curcuma longa l.) استفاده شد. پس از عامل‌دار کردن نانوذرات با پلیمر کاتیونی پلی اتیلن ایمین (pei)، پلاسمید pcambia1304 حامل ژن gfp و gus روی سطح نانوحامل بارگیری شد. سپس با دو روش اینفیلتریشن توسط سرنگ و وکیوم اینفیلتریشن به برگ گیاه گلرنگ و خرفه انتقال ژن انجام گرفت. با بررسی حضور سیگنال فلورسنت پروتئین mgfp و انجام آنالیز pcr انتقال ژن و بیان آن مورد بررسی قرار گرفت.نتایج: در این تحقیق نانوذرات ابرپارامغناطیس اکسید آهن (spions)  به روش سبز، با استفاده از عصاره ریزوم گیاه زردچوبه به عنوان عامل کاهنده یون‌های آهن سنتز شد. تغییر رنگ محلول و نتایج آنالیزهای انجام شده سنتز نانوذرات spions را تایید می‌کند. همچنین تغییر پتانسیل زتا از منفی به مثبت، اتصال پلی اتیلن ایمین بر سطح نانوذرات سنتز شده را نشان می‌دهد. حضور سیگنال فلورسنت پروتئین mgfp توانایی نانوحامل pdna-spions را در انتقال ژن به سلول‌های گیاهی تایید می‌کند.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد انتقال ژن به واسطه نانوذرات به سلول‌های گیاهی، با حذف باکتری به سهولت و بدون محدودیت گونه گیاهی قابل انجام است. با توجه به مزایای گفته شده انتظار می‌رود در صورت بهینه سازی و بهبود کارایی انتقال، نانوذرات به عنوان یکی از ناقلان پرکاربرد در زمینه انتقال ژن به گیاهان مطرح شوند.

biosynthesis of iron oxide superparamagnetic nanoparticles and optimization of transient gene transfer to purslane (portulaca oleracea l.) and safflower (carthamus tinctorius l.)

objectivedespite significant advancements in biotechnology and genetic engineering over several decades, the genetic modification of many plant species remains challenging due to the presence of cell walls. conventional gene transfer methods face various limitations. recently, the unique properties of nanoparticles have attracted attention for their potential use in biotechnology as nanocarriers of biomolecules, including dna, rna, and proteins, due to their ability to penetrate living cells.materials and methodsin this study, spion nanoparticles were synthesized using a green synthesis method with turmeric rhizome extract. the nanoparticles were functionalized with the cationic polymer polyethyleneimine (pei), and the plasmid pcambia1304, containing gfp and gus genes, was loaded onto the nanocarrier surface. gene transfer was conducted using two methods: syringe infiltration and vacuum infiltration on safflower and purslane plant leaves. the presence of the mgfp protein fluorescent signal and pcr analysis were employed to evaluate gene transfer and expression.resultsspion nanoparticles were successfully synthesized using turmeric rhizome extract as a reducing agent for iron ions. a color change in the solution and subsequent analyses confirmed the successful synthesis of spion nanoparticles. additionally, the zeta potential shift from negative to positive indicated successful pei functionalization on the nanoparticle surface. the presence of the mgfp protein fluorescent signal confirmed the nanocarrier’s ability to deliver genes to plant cells.conclusionsthe findings demonstrated that nanoparticle-mediated gene transfer to plant cells can be achieved efficiently without the use of bacteria and independent of plant species limitations. given these advantages, optimizing and improving transfer efficiency could establish nanoparticles as a widely utilized carrier in plant gene transfer applications.