《Plant Physiology and Biochemistry》：Big Things Come in Small Packages: Using Nanomaterials for Plant Genetic Engineering
Gabriel Gon?alves Leal|Yeda Beatriz Louredo dos Santos|Marcelo Eiji Queiroz Silva Ito|Wagner Rodrigo de Souza
摘要
全球对可持续农业实践的需求不断增加，推动了先进基因工程技术的发展，其中包括利用纳米生物技术进行植物基因传递。纳米材料为克服传统基因转化方法的局限性提供了一种创新途径，提高了效率、实现了靶向传递，并保护了遗传物质，避免了传统方法中的低效率、高成本以及插入突变等问题。本文综述了纳米颗粒作为非病毒载体在植物基因传递中的应用，重点探讨了它们在传递DNA、RNA干扰（RNAi）和基于CRISPR的基因组编辑分子方面的潜力。在研究的纳米载体中，金属纳米颗粒（如金和银）、碳纳米材料（CBNs）、聚合物纳米颗粒以及基于脂质的系统在促进基因转移、提高遗传物质稳定性及减少其降解方面展现了良好的效果。值得注意的是，基于纳米颗粒的系统能够通过质粒DNA、siRNA和dsRNA实现高效的基因沉默，并通过直接传递RNP实现高精度的基因组编辑，从而培育出不含转基因的突变体。工程纳米材料能够穿越植物细胞壁和膜屏障，且不会引起显著的细胞毒性或基因组不稳定，这凸显了它们在难改造物种和无组织培养应用中的潜在价值。然而，尽管取得了这些积极成果，仍存在一些挑战，例如纳米颗粒的植物毒性、传递效率的基因型差异、脱靶效应以及环境归趋问题。未来的研究应致力于优化纳米材料的性能，以提高其生物相容性、实现精准的基因靶向并减少脱靶效应。此外，将纳米技术与精准农业相结合有望提升作物抗逆性、增加产量并减少对化学投入的依赖。通过克服现有限制，纳米颗粒介导的基因传递技术有望彻底改变植物生物技术领域，为全球粮食安全和应对气候变化提供可持续且高效的解决方案。
