技術(shù)使我們能夠直接改變基因組并創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因生物（GMO），包括轉(zhuǎn)基因食品。然而，制造轉(zhuǎn)基因植物需要時(shí)間、金錢(qián)，而且仍然沒(méi)有得到廣泛的公眾支持。由Masaki Odahara 領(lǐng)導(dǎo)的RIKEN CSRS 研究人員開(kāi)發(fā)出了一種可以克服這些問(wèn)題的轉(zhuǎn)基因食品替代品。例如，不是改變植物的基因組使其不表達(dá)特定的基因，而是可以通過(guò)將特定的生物活性化合物插入植物中來(lái)在短時(shí)間內(nèi)抑制相同的基因。在這種情況下，生物活性化合物通過(guò)可以穿透植物細(xì)胞壁的載體被引入植物細(xì)胞中。

有證據(jù)表明該系統(tǒng)可用于沉默番茄中的基因。將肽載體（左）、干擾RNA（中）或包含兩者的復(fù)合物（右）噴灑到番茄植株的葉子上。番茄植株經(jīng)過(guò)基因改造，過(guò)度表達(dá)綠色熒光蛋白。當(dāng)使用RNA/CPP復(fù)合物時(shí)，沒(méi)有綠色熒光，表明驅(qū)動(dòng)綠色熒光蛋白表達(dá)的基因被沉默。雖然這個(gè)概念可能很簡(jiǎn)單，但實(shí)施它可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。除了設(shè)計(jì)一種將生物活性分子引入植物的方法外，我們還必須考慮一種對(duì)真實(shí)農(nóng)業(yè)條件下栽培作物實(shí)用的遞送方法。研究小組得出的結(jié)論是，最好的方法是噴灑，這種方法可以相對(duì)容易地在大面積田地中部署。

許多類(lèi)型的納米粒子可以穿透植物細(xì)胞。研究人員專(zhuān)注于細(xì)胞穿透肽（CPP），因?yàn)樗鼈冞€可以靶向植物細(xì)胞內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)，例如葉綠體。第一個(gè)挑戰(zhàn)是確定哪種CPP 最適合與噴霧劑一起使用。他們用熒光黃標(biāo)記天然和合成的CPP，將其噴灑在植物葉子上，并使用共焦激光掃描顯微鏡測(cè)量不同時(shí)間點(diǎn)葉子中的熒光量。在對(duì)典型的實(shí)驗(yàn)室擬南芥以及幾種大豆和西紅柿進(jìn)行此過(guò)程后，他們發(fā)現(xiàn)幾種天然CPP 能夠滲透到葉子的外層，在某些情況下甚至更深。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)質(zhì)粒DNA 附著在CPP 上時(shí)，這種技術(shù)效果很好，分析表明，通過(guò)水基噴霧進(jìn)入細(xì)胞后，這些基因在擬南芥和大豆葉子中有效表達(dá)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在噴霧溶液中添加其他生物分子和納米結(jié)構(gòu)，可以暫時(shí)增加葉子中的孔隙數(shù)量，從而增加植物對(duì)噴霧的吸收。通常，可以通過(guò)插入或敲除基因來(lái)提高作物產(chǎn)量。在培育出一種在葉子中過(guò)度表達(dá)黃色熒光的轉(zhuǎn)基因植物后，研究小組將干擾熒光蛋白表達(dá)的RNA 連接到CPP 上。正如預(yù)期的那樣，用這種復(fù)合物噴灑葉子抑制了黃色熒光的表達(dá)。這一結(jié)果至關(guān)重要，因?yàn)槿魏翁娲幕蛐揎椃椒ǘ寄軐?shí)現(xiàn)相同的功能結(jié)果，這一點(diǎn)很重要。