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在人口增长和气候变化的背景下，消费量增加和农作物产量下降威胁着粮食安全。为了减轻这些威胁，可以采用植物基因工程来创造产量和营养价值更高、能够抵抗疾病和干旱等生物和非生物胁迫的作物。尽管基因组编辑领域最近取得了进展，但大多数植物物种仍然难以进行基因工程，因为植物细胞壁坚硬，尺寸排阻严格，这对生物分子向植物细胞的有效运输提出了挑战。目前将 DNA 输送到植物中的常用方法限制了可转化植物物种的范围，导致转基因整合不受控制，因此需要对编辑植物进行监管审查，将其视为转基因生物 (GMO)，这个过程漫长而昂贵。因此，开发一种无致病性、非整合性、物种独立的输送工具将极大地推动农业生物技术的发展。在本次研讨会上，我将介绍一种纳米材料平台的开发，该平台可以高效地将基因输送到模型和农业相关作物植物中，无需机械辅助，以无毒、无整合的方式；这些特性的组合是现有植物转化方法无法实现的。我将讨论如何对单壁碳纳米管进行化学修饰，以装载和递送 DNA 到植物细胞中，从而在烟草、芝麻菜、小麦和棉花等各种植物物种中表达功能性蛋白质。在成熟植物中实现了质粒 DNA 的有效递送和瞬时表达，特别是没有将转基因整合到植物基因组中，这一特性可以减轻对转基因植物的监管监督。本次研讨会还阐明了纳米粒子穿过植物细胞壁的基本原理。我将讨论纳米粒子的物理化学特性（大小、形状、纵横比和硬度）对植物细胞吸收的影响，我们利用 DNA 纳米结构的易编程性系统地研究了这些影响。重要的是，确定最大植物细胞吸收的最佳纳米材料参数可以合理设计纳米材料。这些发展展示了纳米材料在解决植物基因工程的主要瓶颈方面的独特能力，以实现可持续的粮食安全未来。
戈兹德·德米雷尔
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