دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 17 1 2025 03 21 Biosynthesis of iron oxide superparamagnetic nanoparticles and optimization of transient gene transfer to purslane (Portulaca oleracea L.) and safflower (Carthamus tinctorius L.) بیوسنتز نانوذرات ابرپارامغناطیس اکسید آهن و بهینه‌سازی انتقال ژن موقت به گیاه خرفه (Portulaca oleracea L.) و گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) 161 176 4738 10.22103/jab.2025.23782.1584 FA مهدیه اسدی کرم دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. شهرام پورسیدی دانشیار، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران 0000-0001-9710-5893 جعفر ذوالعلی دانشیار، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. 0000-0002-5663-1448 سارا عابدینی دانش‌آموخته دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران. Journal Article 2024 07 23 Objective Despite significant advancements in biotechnology and genetic engineering over several decades, the genetic modification of many plant species remains challenging due to the presence of cell walls. Conventional gene transfer methods face various limitations. Recently, the unique properties of nanoparticles have attracted attention for their potential use in biotechnology as nanocarriers of biomolecules, including DNA, RNA, and proteins, due to their ability to penetrate living cells. Materials and Methods In this study, SPION nanoparticles were synthesized using a green synthesis method with turmeric rhizome extract. The nanoparticles were functionalized with the cationic polymer polyethyleneimine (PEI), and the plasmid pCAMBIA1304, containing GFP and GUS genes, was loaded onto the nanocarrier surface. Gene transfer was conducted using two methods: syringe infiltration and vacuum infiltration on safflower and purslane plant leaves. The presence of the mGFP protein fluorescent signal and PCR analysis were employed to evaluate gene transfer and expression. Results SPION nanoparticles were successfully synthesized using turmeric rhizome extract as a reducing agent for iron ions. A color change in the solution and subsequent analyses confirmed the successful synthesis of SPION nanoparticles. Additionally, the zeta potential shift from negative to positive indicated successful PEI functionalization on the nanoparticle surface. The presence of the mGFP protein fluorescent signal confirmed the nanocarrier's ability to deliver genes to plant cells. Conclusions The findings demonstrated that nanoparticle-mediated gene transfer to plant cells can be achieved efficiently without the use of bacteria and independent of plant species limitations. Given these advantages, optimizing and improving transfer efficiency could establish nanoparticles as a widely utilized carrier in plant gene transfer applications. هدف: علیرغم چندین دهه پیشرفت در بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک، تغییر ژنتیکی اکثر گونه‌های گیاهی به دلیل وجود دیواره سلولی دشوار است. انتقال ژن به واسطه متداول­ترین روش‌های انتقال ژن نیز با محدودیت‌های مختلفی رو به رو هستند. اخیرا با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد نانوذرات، کاربرد فناوری نانو در زیست فناوری به عنوان نانوحامل ملکول‌های زیستی از جمله DNA، RNA و پروتئین، به دلیل توانایی آن‌ها در ورود به سلول‌های زنده بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مواد و روش‌ها: در این پژوهش نانوذرات ابرپارامغناطیسی اکسید آهن (SPIONs) به روش سبز سنتز شد. به این منظور از عصاره ریزوم گیاه زردچوبه (Curcuma longa L.) استفاده شد. پس از عامل‌دار کردن نانوذرات با پلیمر کاتیونی پلی اتیلن ایمین (PEI)، پلاسمید pCAMBIA1304 حامل ژن GFP و GUS روی سطح نانوحامل بارگیری شد. سپس با دو روش اینفیلتریشن توسط سرنگ و وکیوم اینفیلتریشن به برگ گیاه گلرنگ و خرفه انتقال ژن انجام گرفت. با بررسی حضور سیگنال فلورسنت پروتئین mGFP و انجام آنالیز PCR انتقال ژن و بیان آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج: در این تحقیق نانوذرات ابرپارامغناطیس اکسید آهن (SPIONs)  به روش سبز، با استفاده از عصاره ریزوم گیاه زردچوبه به عنوان عامل کاهنده یون‌های آهن سنتز شد. تغییر رنگ محلول و نتایج آنالیزهای انجام شده سنتز نانوذرات SPIONs را تأیید می‌کند. همچنین تغییر پتانسیل زتا از منفی به مثبت، اتصال پلی اتیلن ایمین بر سطح نانوذرات سنتز شده را نشان می‌دهد. حضور سیگنال فلورسنت پروتئین mGFP توانایی نانوحامل pDNA-SPIONs را در انتقال ژن به سلول‌های گیاهی تأیید می‌کند. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد انتقال ژن به واسطه نانوذرات به سلول‌های گیاهی، با حذف باکتری به سهولت و بدون محدودیت گونه گیاهی قابل انجام است. با توجه به مزایای گفته شده انتظار می‌رود در صورت بهینه سازی و بهبود کارایی انتقال، نانوذرات به عنوان یکی از ناقلان پرکاربرد در زمینه انتقال ژن به گیاهان مطرح شوند. https://jab.uk.ac.ir/article_4738_c2e06e9a80370952f6ec5463c77cbace.pdf