Ofbylding: Tradisjonele metoaden foar plantregeneraasje fereaskje it gebrûk fan plantgroeiregulators lykas hormonen, dy't soartespesifyk en arbeidsyntinsyf 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 dedifferinsjaasje (selproliferaasje) en redifferinsjaasje (organogenese) fan plantsellen. Besjoch mear
Tradisjonele metoaden foar plantregeneraasje fereaskje it brûken fanplantgroeiregulatorslykashormoans, dy't soartespesifyk en arbeidsyntinsyf wêze kinne. Yn in nije stúdzje hawwe wittenskippers in nij systeem foar plantregeneraasje ûntwikkele troch de funksje en ekspresje fan genen te regeljen dy't belutsen binne by dedifferinsjaasje (selproliferaasje) en redifferinsjaasje (organogenese) fan plantsellen.
Planten binne al jierren de wichtichste boarne fan iten foar bisten en minsken. Derneist wurde de planten brûkt om ferskate farmaseutyske en terapeutyske ferbiningen te winnen. Harren misbrûk en groeiende fraach nei iten ûnderstreekje lykwols de needsaak foar nije metoaden foar plantefokkerij. Foarútgong yn plantbiotechnology kin takomstige fiedseltekoarten oplosse troch genetysk modifisearre (GM) planten te produsearjen dy't produktiver en fearkrêftiger binne foar klimaatferoaring.
Fansels kinne planten folslein nije planten regenerearje út ien "totipotente" sel (in sel dy't meardere seltypen kin foarmje) troch te dedifferinsjearjen en opnij te differinsjearjen ta sellen mei ferskillende struktueren en funksjes. Keunstmjittige kondysjonearring fan sokke totipotente sellen fia plantweefselkultuer wurdt in soad brûkt foar plantbeskerming, fokkerij, produksje fan transgene soarten en foar wittenskiplike ûndersyksdoelen. Tradisjoneel fereasket weefselkultuer foar plantregeneraasje it gebrûk fan plantgroeiregulators (GGR's), lykas auxinen en cytokininen, om seldifferinsjaasje te kontrolearjen. Optimale hormonale omstannichheden kinne lykwols signifikant ferskille ôfhinklik fan 'e plantesoarte, kultueromstannichheden en weefseltype. Dêrom kin it meitsjen fan optimale ferkenningsomstannichheden in tiidslinende en arbeidsyntinsive taak wêze.
Om dit probleem te oerwinnen, hat Associate Professor Tomoko Ikawa, tegearre mei Associate Professor Mai F. Minamikawa fan 'e Universiteit fan Chiba, Professor Hitoshi Sakakibara fan 'e Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences en Mikiko Kojima, in saakkundige technikus fan RIKEN CSRS, in universele metoade ûntwikkele foar plantkontrôle troch regeling. Ekspresje fan "ûntwikkelingsregulearre" (DR) seldifferinsjaasjegenen om plantregeneraasje te berikken. Publisearre yn Volume 15 fan Frontiers in Plant Science op 3 april 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. Fergelykber mei pluripotente sellen dy't yn sûchdieren ynducearre wurde."
De ûndersikers hawwe ektopysk twa DR-genen útdrukt, BABY BOOM (BBM) en WUSCHEL (WUS), fan Arabidopsis thaliana (brûkt as modelplant) en ûndersochten har effekt op weefselkultuerdifferinsjaasje fan tabak, sla en petunia. BBM kodearret in transkripsjefaktor dy't embryonale ûntwikkeling regulearret, wylst WUS kodearret in transkripsjefaktor dy't de stamselidentiteit behâldt yn 'e regio fan it apikale meristeem fan 'e scheut.
Harren eksperiminten lieten sjen dat ekspresje fan Arabidopsis BBM of WUS allinnich net genôch is om seldifferinsjaasje yn tabaksblêdweefsel te indusearjen. Yn tsjinstelling, indusearret ko-ekspresje fan funksjoneel ferbettere BBM en funksjoneel modifisearre WUS in fersnelde autonome differinsjaasjefenotype. Sûnder it gebrûk fan PCR differinsjearren transgene blêdsellen ta kallus (desorganisearre selmassa), griene oargel-achtige struktueren en tafallige knoppen. Kwantitative polymerasekettingreaksje (qPCR)-analyze, in metoade dy't brûkt wurdt om gentranskripten te kwantifisearjen, liet sjen dat Arabidopsis BBM- en WUS-ekspresje korrelearre mei de foarming fan transgene kalli en scheuten.
Mei it each op de krúsjale rol fan fytohormonen yn seldieling en differinsjaasje, kwantifisearren de ûndersikers de nivo's fan seis fytohormonen, nammentlik auxine, cytokinine, abscisinezuur (ABA), gibberelline (GA), jasmoninezuur (JA), salisylzuur (SA) en syn metaboliten yn transgene plantgewaaksen. Harren resultaten lieten sjen dat de nivo's fan aktyf auxine, cytokinine, ABA en ynaktive GA tanimme as sellen differinsjearje yn organen, wat harren rollen yn plantseldifferinsjaasje en organogenese beklammet.
Derneist brûkten de ûndersikers RNA-sekwinsjetranskriptomen, in metoade foar kwalitative en kwantitative analyze fan genekspresje, om patroanen fan genekspresje te evaluearjen yn transgene sellen dy't aktive differinsjaasje fertoane. Harren resultaten lieten sjen dat genen relatearre oan selproliferaasje en auxine ferrike wiene mei ferskillend regele genen. Fierder ûndersyk mei qPCR liet sjen dat de transgene sellen ferhege of fermindere ekspresje hiene fan fjouwer genen, ynklusyf genen dy't plantseldifferinsjaasje, metabolisme, organogenese en auxinerespons 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 fan 'e fûnemintele prosessen fan plantseldifferinsjaasje ferbetterje en de biotechnologyske seleksje fan nuttige plantesoarten ferbetterje.
Dr. Ikawa markearre de potinsjele tapassingen fan syn wurk en sei: "It rapportearre systeem koe de plantefokkerij ferbetterje troch in ark te leverjen foar it indusearjen fan sellulêre differinsjaasje fan transgene plantesellen sûnder de needsaak foar PCR. Dêrom sil de maatskippij, foardat transgene planten as produkten akseptearre wurde, de plantefokkerij fersnelle en de 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, en Center for Space Agriculture and Horticulture Research, Chiba University, Japan. Har ûndersyksinteresses omfetsje seksuele fuortplanting en ûntwikkeling fan planten en plantbiotechnology. Har wurk rjochtet him op it begripen fan 'e molekulêre meganismen fan seksuele fuortplanting en plantseldifferinsjaasje mei help fan ferskate transgene systemen. Se hat ferskate publikaasjes op dizze mêden 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 Physiologen, 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 fytohormonen
De auteurs ferklearje dat it ûndersyk útfierd is sûnder kommersjele of finansjele relaasjes dy't as in potinsjeel belangekonflikt ynterpretearre wurde kinne.
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.
Pleatsingstiid: 22 augustus 2024