گياهان به عنوان يكي از مهمترين بيوراكتورها و ميزبان جديدي براي توليد داروهاي زيستي، پليمرها، واكسن¬ها، آنزيم¬ها، پروتئين¬هاي پلاسما و آنتي¬بادي¬ها شناخته شده¬اند. توليد پروتئين¬هاي نوتركيب در گياهان داراي مزاياي زيادي است؛ اولاً سيستم‏هاي گياهي در مقايسه با ساير روش¬هاي صنعتي توليد (مانند باكتري¬ها، مخمرها يا لاين¬هاي سلولي كشت شده انساني و حيواني) اقتصادي¬تر هستند و قادر به توليد مقادير بسيار زيادي از پروتئين نوتركيب با قيمت ارزان مي باشند. ثانياً گياهان حاوي واكسن و يا پروتئين نوتركيب را مي توان در شرايط محيطي معمولي نگهداري نمود. همچنين گياهان توانايي انجام بعضي تغييرات پس از ترجمه را بر روي پروتئين¬هاي نوتركيب مانند سيستم¬هاي طبيعي بدن انسان دارند. علاوه بر اين¬ها به دليل آنكه گياهان ميزبان هيچ عامل بيماري¬زاي مشترك انساني نمي باشند، لذا خطر امكان انتقال بيماري از گياهان به انسان غيرممكن يا حداقل است. در بدن انسان تأمين اكسيژن و مواد غذايي و خارج نمودن مواد زائد، به كمك دستگاه گردش خون انجام مي‌شود. همچنين رگ‌زايي براي رشد و بهبود بافت¬ها و ترميم زخم¬ها مورد نياز مي‌باشد. فرايند رگ¬زايي در بدن به شدت كنترل مي¬شود و مكانيسم¬هاي دقيق و پيچيده¬اي در ارتباط با اين پديده وجود دارد، با اين حال رگ¬زايي بيش از حد و نابجا و يا رگ¬زايي ناقص در بسياري از بيماري¬ها مانند سرطان، مشاهده مي شود. همچنين به كمك سيستم گردش خون، سلول‌هاي سرطاني در سراسر بدن پخش شده و متاستاز صورت مي‌گيرد. گيرنده 2 فاكتور رشد اندوتليال عروقي(VEGFR-2) مهمترين و شناخته شده‌ترين عامل براي ايجاد عروق خوني جديد در بدن انسان است. در عين حال، VEGFR-2 يك آغازگر اصلي در رگ¬زايي تومورها بوده و فاكتور اصلي در رشد و متاستاز تومورهاي سرطاني به¬شمار مي آيد. در بسياري از تومورهاي سفت مانند ملانوما، پستان، سرطان كولون، كليه، مثانه، تخمدان، پروستات و لوسمي-ها افزايش بيان VEGFR-2 گزارش شده است، بدين جهت اين پروتئين مي¬تواند هدف مناسبي براي درمان سرطان باشد. در اين پژوهش ژن فيوز شده نانوبادي ضد VEGFR-2 و توكسين PE38 به كلروپلاست گياه توتون منتقل گرديد. بدين منظور توالي نانوبادي ضد VEGFR-2 بر اساس ترجيح كدوني كلروپلاست توتون تغيير داده شده و براي افزايش كارايي نانوبادي، توكسين PE38 سودوموناس با كمك اتصال دهنده به آن متصل شده و به ناقل كلروپلاستي منتقل گرديد. اين ناقل داراي منطقه تنظيمي psbA و قسمت 5’ UTR آن، ژن آنتي¬بيوتيك aadA و پيشبرنده Prrn بود. براي نوتركيبي همولوگ نيز از مناطق جانبي (trnI/trnA) طبيعي توتون استفاده گرديد. انتقال ژن به گياه با روش بيوليستيك انجام شده و باززايي گياهان تراريخت و غربالگري آن ها با كمك آنتي¬بيوتيك اختصاصي صورت گرفت. به منظور رسيدن به هموپلاسمي كامل در گياهان ترانسپلاستوميك حداقل سه بار باززايي انجام شد. بعد از باززايي، استخراج DNA ژنومي گياه تراريخت انجام شده و با استفاده از تكنيك PCR حضور ژن نوتركيب در گياه تراريخت تاييد گرديد. براي بررسي انجام نسخه‌برداري ژن فيوز شده نانوبادي ضد VEGFR-2 و توكسين PE38 آناليز RT-PCR از گياهان تراريخت توتون انجام پذيرفت. كه در نتيجه كل پروتئين از برگهاي گياه تراريخت استخراج شده و با استفاده از تكنيك هاي Dot Blot، الايزا و Western blot بيان ژن نوتركيب مورد بررسي نهايي قرار گرفت. مصرف آنتي¬بادي¬هاي با اهداف تشخيصي و درماني روز بروز افزايش مي يابد و ايجاد يك سيستم كارا به منظور توليد انبوه و ارزان آن ها ضروري است، لذا بهره برداري از بيوراكتورهاي گياهي ضرورتي اجتناب ناپذير است. با توجه به اينكه تاكنون گزارشي در مورد انتقال پايدار كلروپلاستي نانوبادي VEGFR-2 متصل به توكسين PE38 به هيچ گياهي گزارش نشده است، اين دستاورد مي تواند مسير جديدي در كشاورزي مولكولي باز كند.

در اختراع حاضر از نانوذرات طلاي تغيير نيافته جهت تشخيص اختصاصي ويروس هاي بيماري زاي گياهي استفاده شده است. به اين صورت كه بعد از طراحي پروب هاي اختصاصي عليه ژنوم ويروس هاي بيماري زاي گياهي مختلف مانند ويروس پيچيدگي برگ زرد گوجه فرنگي، ويروس پيچيدگي بوته چغندر و يا ساير ويروس هاي گياهي، اين پروب هاي تك رشته بر روي محلول نانوذرات طلا ريخته مي شوند و مقاومت نانوذرات را براي رسوب در برابر غلظت هاي بالاتر نمك افزايش مي دهند. بنابراين با افزودن مقدار مشخصي نمك، اين نانوذرات بر خلاف نانوذرات عادي مجتمع نخواهند شد و تغيير رنگ نمي دهند. اما هنگامي كه DNA استخراج شده از گياه مشكوك به آلودگي ويروسي به واكنش اضافه مي شود، اگر آن DNA حاوي ژنوم ويروسي باشد كه پروب عليه آن در محيط واكنش وجود دارد، اين پروب به خاطر تمايل به رشته مكمل خود در ژنوم ويروس از سطح نانوذرات جدا شده و با رشته مكمل خود جفت مي شود. بنابراين با افزودن نمك به نانوذرات طلا رسوب، تجمع و تغيير رنگ نانوذرات از قرمز به بنفش رخ مي دهد. استفاده هم زمان از چندين پروب اختصاصي عليه چندين ويروس گياهي در اين روش به تشخيص نمونه هاي گياهي آلوده به ويروسهاي بيماري زا در زماني كوتاه، با دقت زياد و امكانات ساده (تشخيص در محل) خواهد انجاميد.

‏بيماري جاروك ليمو ترش يكي از مخربترين بيماريهاي ليموترش در مناطق گرم جنوبي كشور مي باشد كه هزاران درخت را ساليانه در اين مناطق نابود مي كند‏. با توجه به عدم دسترسي به روش كنترلي مناسب بر عليه اين بيماري و همچنين با توجه به اينكه اين بيماري در حال حاضر محدود به نواحي جنوبي كشور بوده، امحاء كانون هاي آلودگي و جلوگيري از حمل و نقل مواد گياهي آلوده از جمله مهمترين اقدامات در دست اجراي وزارت كشاورزي و ساير نهاد هاي ذيربط در اين مسئله ميباشد. بنابراين دسترسي به يك روش تشخيص با دقت و حساسيت بالا كه قابليت انجام در مناطق دورافتاده ‏و با حد اقل امكانات را دارا باشد از جمله مهمترين نياز هاي اوليه در اين خصوص ميباشد. در اينجا كيت سرولوژي DAS-ELISA ‏جهت تشخيص دقيق و سريع نمونه هاي آلوده توليد گرديده است كه قابليت استفاده در آزمايشگاه هايي با حداقل ‏امكانات را دارا ميباشد. در اين تحقيق پروتئين Imiliunodominant ‏( membrane protein (IMP ‏ موجود در سطح غشا فيتوپلاسما به عنوان هدف جهت شناسائي اين بيماري انتخاب گرديده است. با استفاده از منابع اطلاعاتي ژنتيكي در ابتدا پرايمر هاي اختصاصي ژن IMP ‏ طراحي گرديد و جداسازي ژن مربوطه از گياهان آلوده صورت پذيرفته و جهت توليد انبوه بصورت نوتركيب، در ناقل بياني باكترياثي p.ET28 ‏ همسانه سازي گرديد. بيان پروتئين نوتركيب IMP ‏ در ميزان زياد در استرين BL21-de3 ‏ باكتري E. coli ‏ انجام گرديد و خالص سازي پروتئين مربوطه در شرايط طبيعي با روش كروماتوگرافي تمايلي در ستون هاي حاوي رزين (Ni-NTA ‏) انجام شد. بيان موفق و مراحل خالص سازي بوسيله SDS-PAGE ‏ و سپس آناليز وسترن بلات تاييد گرديد. پروتئين نوتركيب خالص IMP ‏براي انجام ايمني زائي در خرگوش استفاده گرديد. تزريق ها بصورت هفتگي ادامه يافته و پس از هر تزريق عيار آنتي بادي هاي اختصاصي تعيين گرديد. هنگامي كه عيار آنتي بادي هاي اختصاصي به حد مطلوب رسيد، خونگيري از خرگوش انجام گرفته و سپس سرم خون جداسازي گرديد. بر اساس آزمون هاي تعيين تيتر، آخرين تيتر آنتي ‏بادي كه با آنتي ژن مربوطه واكنش اختصاصي ايجاد نمود در حد 6۵۵٣6 ‏تعيين گرديد. ازمون تكميلي وسترن با پلاتينگ جهت تاييد اختصاصيت آنتي بادي هاي حاصله صورت گرفت كه نتاج حاصله حاكي از انجام واكنش اختصاصي با نمونه هاي آلوده بود. جهت ساخت كيت سرولوژيكي تشخيص DAS-ELISA ‏ ابتدا آنتي بادي هاي موجود در سرم خون با استفاده از از ستون پروتئين A ‏ خالص سازي گرديد و پس از تاييد خلوص و تعيين غلغلت جه اتصال به آنزيم آلكالين فسفاتاز مورد استفاده قرار گرفت و براي استفاده در سيستم تشخيص DAS-ELISA ‏ مورد استفاده قرار گرفت. نتايج حاصله از اين آزمايش قابليت كيت سوولوژيكي موبوطه را جهت شناسائي نمونه هاي آلوده گياهي تاييد نمود.