文章梗概

克日，壹定发生物相助单元国家纳米科学中心曹宇虹研究yuan团队在Nano Letters（IF9.6,JCR Q1）上揭晓了题为“Improving Seed Shattering Resistance in Wild O. alta?Rice with?Mesoporous Silica Nanoparticle Delivery Systems”的研究效果。gai研究通过介孔二氧化硅纳米颗粒递送系统（MSNs）对四倍体野生稻（Oryza alta）的落粒性举行改良。基于壹定发生物SURFSeq 5000高通量测序平台的转录组测序效果，研究团队剖析了落粒相关基因默然沉静后细胞壁和纤维素合成相关基因转录组水平转变，发现落粒相关基因SH02表达下调，木质素沉积相关基因CAD2、CCR19、PAL1、COMT表达上调，差异基因的GO富集与细胞壁的定位和纤维素的合成相关。通过进一步的分子生物学实验，证实了落粒相关基因的默然沉静显著镌汰了水稻籽粒与小穗之间的离层形成，zeng强了小穗的抗拉强度。本研究证实MSN-siRNA递送系统是一种无邪、有用的作物性状改良要领，为实践可一连农业生长提供了一个有远景的工具。

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配景先容

生齿的zeng长、全球天气转变对粮食的产量和清静组成重大威胁，迫切需要可一连农业。水稻(Oryza sativa?L.)是全球约一半生齿的主要粮食作物，尤其容易受到这些挑战的影响。四倍体野生稻（Oryza?alta）拥有诸多优点（较高的株高和干重、对非生物和生物胁迫的抗性强），但种子成熟后易脱落，影响产量。纳米手艺在农作物的改良中举行了一系列的实验：zeng强作物对盐和干旱的抗性，改善羧基化反映和二氧化碳吸收，减轻重金属毒性等。因此，研究团队首先通过介孔二氧化硅纳米颗粒喷洒叶片将影响叶绿素合成的两个基因的siRNA靶向到野生稻，改变叶片的颜色，证实它们具有短暂的基因默然沉静能力。其ci，通过介孔二氧化硅纳米颗粒将影响落粒四个基因的siRNA递送到野生稻的花穗，证实它们可以zeng加木质素的合成，改善落粒性状。

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*以下为gai研究效果解读

效果提要

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1．?PDS、Ruby基因默然沉静影响叶片颜色

为了评估MSN的siRNA转达效率，研究人yuan以野生稻中的植物烯去饱和酶（PDS）和转基因野生稻中的Ruby基由于研究工具。叶面喷施MSN-siRNA复合物可有用转达siRNA，导致PDS基因默然沉静达70%，Ruby基因默然沉静达75%。上述实验说明MSN-siRNA递送系统可以用于作物的靶向遗传干预，证实其在默然沉静内源和转基因基因方面的有用性。

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2.SH02基因默然沉静改善落粒性

通过序列比对，研究团队在野生稻中发现了4个落粒基因(SH01-SH04)，针对每条序列合成siRNAs，并将其与MSN共孵育，然后将其递送到水稻穗中。在4个落粒相关基因被默然沉静后，Q-PCR的效果显示SH01、SH02、SH03和SH04都显著下调，木质素生物合成基因相关CAD2和CCR19显著上调。为了进一步确定落粒基因siRNA的特征，研究团队对SH02基因默然沉静的水稻举行了转录组剖析，判断到126个差异表达的基因，其中SH02下调表达，木质素合成相关的基因CAD2、CCR19、PAL1和COMT上调表达，差异基因的GO富集与细胞壁的定位和纤维素的合成相关。

结论

1.?MSN-siRNA递送系统可以有用地将siRNA转达到种莳植物结构和器官，探索植物基因功效和改善性状方面的潜力；?2.?默然沉静落粒相关的基因，木质素合成相关的基因表达量zeng加，镌汰落粒，说明对植物心理和代谢的更普遍影响；3.?RNA-seq的深度数据剖析团结分子生物学实验验证，协助剖析落粒相关的遗传基础。

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参考文献

Liu, Z., Zhang, J., Cai, Y., Wang, H., Luo, M., Li, J., Yu, H., Meng, X., and Cao, Y. (2024). Improving Seed Shattering Resistance in Wild O. alta Rice with Mesoporous Silica Nanoparticle Delivery Systems. Nano Letters.?