Ofbylding: Tradysjonele metoaden fan plantregeneraasje fereaskje it gebrûk fan plantgroeiregulators lykas hormonen, dy't soarte spesifyk en arbeidsintensyf wêze kinne. Yn in nije stúdzje hawwe wittenskippers in nij plantregeneraasjesysteem ûntwikkele troch de funksje en ekspresje fan genen te regeljen dy't belutsen binne by dedifferentiaasje (selproliferaasje) en redifferentiation (organogenesis) fan plantsellen. Sjoch mear
Tradysjonele metoaden fan plant regeneraasje fereaskje it brûken fanplant groei tafersjochhâlderslykashormoans, dat kin wêze soarte spesifyk en arbeidsintensyf. Yn in nije stúdzje hawwe wittenskippers in nij plantregeneraasjesysteem ûntwikkele troch de funksje en ekspresje fan genen te regeljen dy't belutsen binne by dedifferentiaasje (selproliferaasje) en redifferentiation (organogenesis) fan plantsellen.
Planten binne in protte jierren de wichtichste boarne fan iten foar bisten en minsken. Derneist wurde de planten brûkt om ferskate farmaseutyske en therapeutyske ferbiningen te ekstrahearjen. Har misbrûk en groeiende fraach nei iten markearje lykwols de needsaak foar nije metoaden foar plantenfokkerij. Foarútgongen yn plantbiotechnology kinne takomstige fiedseltekoarten oplosse troch genetysk modifisearre (GM) planten te produsearjen dy't produktiver binne en duorsumer binne foar klimaatferoaring.
Natuerlik kinne planten folslein nije planten regenerearje út ien "totipotinte" sel (in sel dy't oanlieding kin jaan ta meardere seltypen) troch dedifferentiaasje en redifferentiating yn sellen mei ferskate struktueren en funksjes. Keunstmjittige kondysje fan sokke totipotinte sellen troch plantweefselkultuer wurdt in protte brûkt foar plantbeskerming, fokken, produksje fan transgene soarten en foar wittenskiplike ûndersyksdoelen. Tradysjoneel fereasket weefselkultuer foar plantregeneraasje it gebrûk fan plantgroeiregulators (GGR's), lykas auxinen en cytokininen, om selledifferinsjaasje te kontrolearjen. Optimale hormonale omstannichheden kinne lykwols signifikant ferskille ôfhinklik fan 'e plantsoarten, kultuerbetingsten en weefseltype. Dêrom kin it meitsjen fan optimale ferkenningsbetingsten in tiidslinend en arbeidsintensive taak wêze.
Om dit probleem te oerwinnen, Associate Professor Tomoko Ikawa, tegearre mei Associate Professor Mai F. Minamikawa fan Chiba University, Professor Hitoshi Sakakibara fan Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences en Mikiko Kojima, in saakkundige technikus fan RIKEN CSRS, ûntwikkele in universele metoade foar plantkontrôle troch regeljouwing. Ekspresje fan "ûntwikkeling regulearre" (DR) selledifferinsjaasje genen om plantregeneraasje te berikken. Publisearre yn Volume 15 fan Frontiers in Plant Science op april 3, 2024, joech Dr. Ikawa fierdere ynformaasje oer har ûndersykswurk, en stelde: "Us systeem brûkt gjin eksterne PGR's, mar brûkt ynstee transkripsjefaktorgenen om seldifferinsjaasje te kontrolearjen.
De ûndersikers ekspresje twa DR-genen ektopysk, BABY BOOM (BBM) en WUSCHEL (WUS), fan Arabidopsis thaliana (brûkt as modelplant) en ûndersochten har effekt op differinsjaasje fan weefselkultuer fan tabak, sla en petunia. BBM kodearret in transkripsjefaktor dy't de embryonale ûntwikkeling regelet, wylst WUS in transkripsjefaktor kodearret dy't de stamselidentiteit behâldt yn 'e regio fan' e apikale meristeem fan 'e shoot.
Har eksperiminten lieten sjen dat ekspresje fan Arabidopsis BBM of WUS allinich net genôch is om seldifferinsjaasje yn tabaksblêdweefsel te stimulearjen. Yn tsjinstelling, co-ekspresje fan funksjoneel ferbettere BBM en funksjoneel modifisearre WUS induceart in fersnelde autonome differinsjaasjefenotype. Sûnder it brûken fan PCR, transgene blêdsellen differinsjearre yn callus (disorganisearre selmassa), griene oargel-like struktueren en adventieuze knoppen. Kwantitative polymerase chain reaction (qPCR) analyse, in metoade dy't brûkt wurdt om gene-transkrippen te kwantifisearjen, liet sjen dat Arabidopsis BBM en WUS-ekspresje korrelearre mei de formaasje fan transgene calli en shoots.
Sjoen de krúsjale rol fan fytohormonen yn seldieling en differinsjaasje, kwantifisearre de ûndersikers de nivo's fan seis fytohormonen, nammentlik auxine, cytokinin, abscisic acid (ABA), gibberelline (GA), jasmonyske acid (JA), salicylic acid (SA) en har metaboliten yn transgene plantkultueren. Har resultaten lieten sjen dat de nivo's fan aktive auxine, cytokinin, ABA, en ynaktyf GA tanimme as sellen differinsearje yn organen, en markearje har rollen yn plantseldifferinsjaasje en organogenesis.
Derneist brûkten de ûndersikers RNA-sekwinsje-transkriptomen, in metoade foar kwalitative en kwantitative analyze fan gen-ekspresje, om patroanen fan gene-ekspresje te evaluearjen yn transgene sellen dy't aktive differinsjaasje eksposearje. Harren resultaten lieten sjen dat genen relatearre oan selproliferaasje en auxine waarden ferrike yn differinsjaal regulearre genen. Fierder ûndersyk mei qPCR die bliken dat de transgene sellen ekspresje fan fjouwer genen ferhege of fermindere hiene, ynklusyf genen dy't differinsjaasje fan plantensellen, metabolisme, organogenesis en auxine-antwurd regelje.
Oer it algemien litte dizze resultaten in nije en alsidige oanpak sjen foar plantregeneraasje dy't gjin eksterne tapassing fan PCR fereasket. Derneist kin it systeem dat yn dizze stúdzje brûkt wurdt, ús begryp ferbetterje fan 'e fûnemintele prosessen fan differinsjaasje fan plantensellen en ferbetterje de biotechnologyske seleksje fan nuttige plantensoarten.
Ikawa sei de potinsjele tapassingen fan syn wurk, sei Dr. Ikawa: "It rapportearre systeem kin plantenkwekerij ferbetterje troch in ark te leverjen foar it inducearjen fan sellulêre differinsjaasje fan transgene plantsellen sûnder de needsaak foar PCR. Dêrom, foardat transgene planten wurde akseptearre as produkten, sil de maatskippij de plantenfokkerij fersnelle en byhearrende produksjekosten ferminderje."
Oer Associate Professor Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa is in assistint heechlearaar oan 'e Graduate School of Horticulture, Center for Molecular Plant Sciences, and Centre for Space Agriculture and Horticulture Research, Chiba University, Japan. Har ûndersyksbelangen omfetsje seksuele reproduksje en ûntwikkeling fan planten en plantbiotechnology. Har wurk rjochtet him op it begripen fan 'e molekulêre meganismen fan seksuele fuortplanting en differinsjaasje fan plantensellen mei ferskate transgene systemen. Se hat ferskate publikaasjes op dizze fjilden en is lid fan 'e Japan Society of Plant Biotechnology, de Botanical Society of Japan, de Japanese Plant Breeding Society, de Japanese Society of Plant Physiologists, en de International Society for the Study of Plant Sexual Reproduction.
Autonome differinsjaasje fan transgene sellen sûnder ekstern gebrûk fan hormonen: ekspresje fan endogene genen en gedrach fan phytohormonen
De auteurs ferklearje dat it ûndersyk waard útfierd yn it ûntbrekken fan kommersjele of finansjele relaasjes dy't kinne wurde útlein as in potinsjele konflikt fan belang.
Disclaimer: AAAS en EurekAlert binne net ferantwurdlik foar de krektens fan parseberjochten publisearre op EurekAlert! Elk gebrûk fan ynformaasje troch de organisaasje dy't de ynformaasje leveret of fia it EurekAlert-systeem.
Post tiid: Aug-22-2024