Bildo: Tradiciaj metodoj de plantregenerado postulas la uzon de plantkreskreguligistoj kiel hormonoj, kiuj povas esti speciaj specifaj kaj laborintensaj. En nova studo, sciencistoj evoluigis novan plantregeneran sistemon per reguligo de la funkcio kaj esprimo de genoj implikitaj en maldiferencigo (ĉela proliferado) kaj rediferencigo (organogenezo) de plantĉeloj. Rigardu pli
Tradiciaj metodoj de plantregenerado postulas la uzon dereguligistoj de plantkreskokiel ekzemplehormonos, kiu povas esti speciospecifa kaj laborintensa. En nova studo, sciencistoj evoluigis novan plantregeneran sistemon per reguligo de la funkcio kaj esprimo de genoj implikitaj en maldiferencigo (ĉela proliferado) kaj rediferencigo (organogenezo) de plantĉeloj.
Plantoj estis la ĉefa fonto de manĝaĵo por bestoj kaj homoj dum multaj jaroj. Krome, la plantoj estas uzataj por ĉerpi diversajn farmaciajn kaj terapiajn komponaĵojn. Tamen, ilia misuzo kaj kreskanta postulo je manĝaĵo evidentigas la bezonon de novaj plantreproduktaj metodoj. Progresoj en planta bioteknologio povus solvi estontajn manĝaĵmalabundojn produktante genetike modifitajn (GM) plantojn kiuj estas pli produktivaj kaj rezistemaj al klimata ŝanĝo.
Nature, plantoj povas regeneri tute novajn plantojn de ununura "totipotent" ĉelo (ĉelo kiu povas kaŭzi multoblajn ĉeltipojn) per maldiferencigado kaj rediferenciĝado en ĉelojn kun malsamaj strukturoj kaj funkcioj. Artefarita kondiĉado de tiaj totipotentaj ĉeloj per planthistokulturo estas vaste uzata por plantoprotekto, bredado, produktado de transgenaj specioj kaj por scienca esplorceloj. Tradicie, histokulturo por plantregenerado postulas la uzon de plantkreskreguligistoj (GGRoj), kiel ekzemple aŭksinoj kaj citokininoj, por kontroli ĉeldiferencigon. Tamen, optimumaj hormonaj kondiĉoj povas varii signife depende de la plantospecio, kulturkondiĉoj kaj histotipo. Tial, krei optimumajn esplorajn kondiĉojn povas esti tempopostula kaj laborintensa tasko.
Por venki ĉi tiun problemon, Asociita Profesoro Tomoko Ikawa, kune kun Asociita Profesoro Mai F. Minamikawa de Ĉiba Universitato, Profesoro Hitoshi Sakakibara de Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences kaj Mikiko Kojima, sperta teknikisto de RIKEN CSRS, evoluigis universalan metodon por plantkontrolo per reguligo. Esprimo de "evolue reguligitaj" (DR) ĉelaj diferencigaj genoj por atingi plantregeneradon. Publikigita en Volumo 15 de Frontiers in Plant Science la 3-an de aprilo 2024, D-ro Ikawa disponigis pliajn informojn pri ilia esplorlaboro, deklarante: "Nia sistemo ne uzas eksterajn PGR-ojn, sed anstataŭe uzas transkripcifaktorgenojn por kontroli ĉeldiferencigon. simile al pluripotentaj ĉeloj induktitaj en mamuloj."
La esploristoj ektopike esprimis du DR-genojn, BABY BOOM (BBM) kaj WUSCHEL (WUS), de Arabidopsis thaliana (uzita kiel modelplanto) kaj ekzamenis ilian efikon al histokulturdiferencigo de tabako, laktuko kaj petunio. BBM ĉifras transkripcifaktoron kiu reguligas embrian evoluon, dum WUS ĉifras transkripcifaktoron kiu konservas stamĉelidentecon en la regiono de la ŝoso apkika meristemo.
Iliaj eksperimentoj montris ke esprimo de Arabidopsis BBM aŭ WUS sole ne sufiĉas por stimuli ĉeldiferencigon en tabakfolia histo. En kontrasto, kunesprimo de funkcie plifortigita BBM kaj funkcie modifita WUS induktas akcelitan aŭtonomian diferencigan fenotipon. Sen la uzo de PCR, transgenaj foliĉeloj diferenciĝis en kalon (malorganizita ĉelmaso), verdajn organ-similajn strukturojn kaj hazardajn burĝonojn. Kvanta polimeraza ĉenreago (qPCR) analizo, metodo uzita por kvantigi gentransskribaĵoj, montris ke Arabidopsis BBM kaj WUS-esprimo korelaciis kun la formado de transgenaj kaloj kaj ŝosoj.
Konsiderante la decidan rolon de fitohormonoj en ĉela divido kaj diferencigo, la esploristoj kvantigis la nivelojn de ses fitohormonoj, nome aŭksino, citokinino, abscisa acido (ABA), giberelino (GA), jasmona acido (JA), salicila acido (SA) kaj ĝiaj metabolitoj en transgenaj plantkultivaĵoj. Iliaj rezultoj montris ke la niveloj de aktiva aŭksino, citokinino, ABA, kaj neaktiva GA pliiĝas kiam ĉeloj diferenciĝas en organojn, elstarigante siajn rolojn en plantĉeldiferencigo kaj organogenezo.
Krome, la esploristoj uzis RNA-sekvencan transcriptomojn, metodon por kvalita kaj kvanta analizo de genesprimo, por taksi padronojn de genesprimo en transgenaj ĉeloj elmontrantaj aktivan diferencigon. Iliaj rezultoj montris ke genoj ligitaj al ĉelmultobliĝo kaj aŭksino estis riĉigitaj en diferencige reguligitaj genoj. Plia ekzameno uzante qPCR rivelis ke la transgenaj ĉeloj pliigis aŭ malpliigis esprimon de kvar genoj, inkluzive de genoj kiuj reguligas plantĉeldiferencigon, metabolon, organogenezon, kaj aŭksinrespondon.
Ĝenerale, ĉi tiuj rezultoj rivelas novan kaj multflankan aliron al plantregenerado kiu ne postulas eksteran aplikon de PCR. Krome, la sistemo uzata en ĉi tiu studo povas plibonigi nian komprenon pri la fundamentaj procezoj de plantĉeldiferencigo kaj plibonigi bioteknologian elekton de utilaj plantospecioj.
Substrekante la eblajn aplikojn de sia laboro, D-ro Ikawa diris, "La raportita sistemo povus plibonigi plantreproduktadon provizante ilon por indukti ĉelan diferencigon de transgenaj plantĉeloj sen bezono de PCR. Tial, antaŭ ol transgenaj plantoj estas akceptitaj kiel produktoj, la socio akcelos plantreproduktadon kaj reduktos rilatajn produktokostojn."
Pri Asociita Profesoro Tomoko Igawa D-ro Tomoko Ikawa estas asistanto profesoro ĉe la Diplomiĝinta Lernejo de Hortikulturo, Centro por Molekula Planto-Sciencoj, kaj Centro por Spaca Agrikulturo kaj Hortikultura Esplorado, Ĉiba Universitato, Japanio. Ŝiaj esplorinteresoj inkludas plantseksan reproduktadon kaj evoluon kaj plantbioteknologion. Ŝia laboro temigas komprenado de la molekulaj mekanismoj de seksa reproduktado kaj plantĉeldiferencigo uzante diversajn transgenajn sistemojn. Ŝi havas plurajn publikaĵojn en ĉi tiuj kampoj kaj estas membro de la Japana Societo de Planto-Bioteknologio, la Botanika Societo de Japanio, la Japana Planto-Reproduktado-Socio, la Japana Socio de Planto-Fiziologoj, kaj la Internacia Societo por la Studo de Planto-Seksa Reproduktado.
Aŭtonoma diferencigo de transgenaj ĉeloj sen ekstera uzo de hormonoj: esprimo de endogenaj genoj kaj konduto de fitohormonoj
La aŭtoroj deklaras, ke la esplorado estis farita sen neniu komerca aŭ financa rilato, kiu povus esti konsiderata kiel ebla konflikto de intereso.
Malgarantio: AAAS kaj EurekAlert ne respondecas pri la precizeco de gazetaraj komunikoj publikigitaj en EurekAlert! Ajna uzo de informoj fare de la organizo provizanta la informojn aŭ per la sistemo EurekAlert.
Afiŝtempo: Aŭg-22-2024