[发明专利]用于将核酸传递至植物细胞的组合物和方法

说明书

本提案涉及核酸向植物细胞的递送，并且特别地，尽管非排他性地涉及通过DNA的递送和在宿主植物中的表达进行的植物生物工程。本提案还涉及增强植物中的光合作用以及涉及除藻组合物。在这些提案中，CND化合物具有式：CND‑[(L)_y‑X]，其中：CND是直径为0.5至20nm的碳纳米点；L是选自任选地包含选自‑O‑、‑N(H)‑和‑S‑的1至5个杂原子的C_1‑20亚烷基或C_1‑20亚烯基的接头；X选自：a)PEG‑(NR₂)_q，其中每个R独立地是H或C_1‑6烷基，并且整数q是0或1，并且其中所述PEG‑(NR₂)_q任选地与核酸缔合；b)糖部分；以及c)NR₂基团，其中每个R独立地是H或C_1‑6烷基；其中PEG是重均分子量(Mw)大于200的聚乙二醇，整数y是0或1；其中当y是1时，所述CND和X部分中的每一个直接地或通过酰胺键与所述L基团连接；并且z是大于或等于1的整数。

技术领域

本发明涉及核酸向植物细胞的递送，并且特别地，尽管非排他性地，涉及通过DNA的递送和在宿主植物中的表达进行的植物生物工程。本发明还涉及增强植物中的光合作用。本发明还涉及除藻组合物(algaecidal composition)。

背景技术

转化植物能够使对通过对模型物种进行修饰的植物生物学和革命性的商业性农业二者有了基本的认识，并将继续成为未来技术例如植物合成生物学、分子农业和基因组编辑的核心。然而，充分利用这些技术进步的潜力的主要瓶颈在于，对于大多数物种转化和植物再生而言，这仍然是一个缓慢、艰巨、低效且昂贵的过程(Altpeter，F.，et al.ThePlant Cell 28.7(2016)：1510-1520)。目前，尚无一种将基于农杆菌(Agrobacterium)的浸花法(floral dip)的优点(易于应用，在“植物原位(in planta)”进行转化，因此无需组织培养、无组织损伤)与基因枪法(biolistics)的优点(物种和构建体的更广泛的多样性，瞬时表达的速度)组合，还赋予另外的优点(便宜、成熟的全植物的转化，通过根、叶或种子的应用灵活性，无对专业生长条件或设备的要求，针对靶向的组织或细胞器的特异性)的植物转化系统。实现这些的系统将在总体上促进植物科学的显著进步，包括为增强作物系的产生作出贡献，并且还将为合成生物学产生稳健的工具包(toolkit)。因此，这将与数个当前研究目标直接相关，并且这样的系统的低成本、低技术方面也可以更广泛地为全球范围内植物科学研究中的目标作出贡献。

已发表的研究突出了纳米颗粒-核苷酸界面技术的潜力(Mitter，N.，etal.Nature Plants 3(2017)：16207)。该出版物描述了使用黏土纳米片(clay nanosheet)将dsRNA递送至植物进行RNAi，并在这样的情况下成功地保护了植物免于病毒感染。虽然强调了所述技术的潜力，但当前的实际问题也是如此。主要障碍是，与本文中提出的CND系统不同，未发生黏土纳米片的摄取。喷洒到叶表面上的黏土纳米颗粒保留在那里，为静电附着的核苷酸提供了保护性载体和储存器。由于其缺乏摄取和系统转运，因此仅极小的核苷酸(例如小dsRNA分子)可与所述系统一起发挥作用，这带来了实际问题，例如产生成本和dsRNA固有的稳定性不足。作为结果，该系统不具有将“新”特征，例如新蛋白质生物合成或基因组编辑所需的机制引入植物的潜力。