Beeld: Tradisionele metodes van plantherlewing vereis die gebruik van plantgroeireguleerders soos hormone, wat spesiespesifiek en arbeidsintensief kan wees. In 'n nuwe studie het wetenskaplikes 'n nuwe plantherlewingstelsel ontwikkel deur die funksie en uitdrukking van gene wat betrokke is by dedifferensiasie (selproliferasie) en herdifferensiasie (organogenese) van plantselle te reguleer. Bekyk meer
Tradisionele metodes van plantherlewing vereis die gebruik vanplantgroeireguleerderssooshormoons, wat spesiespesifiek en arbeidsintensief kan wees. In 'n nuwe studie het wetenskaplikes 'n nuwe plantherlewingstelsel ontwikkel deur die funksie en uitdrukking van gene wat betrokke is by dedifferensiasie (selproliferasie) en herdifferensiasie (organogenese) van plantselle te reguleer.
Plante is vir baie jare die hoofbron van voedsel vir diere en mense. Daarbenewens word die plante gebruik om verskeie farmaseutiese en terapeutiese verbindings te onttrek. Hul misbruik en groeiende vraag na voedsel beklemtoon egter die behoefte aan nuwe plantteelmetodes. Vooruitgang in plantbiotegnologie kan toekomstige voedseltekorte oplos deur geneties gemodifiseerde (GM) plante te produseer wat meer produktief en bestand is teen klimaatsverandering.
Plante kan natuurlik heeltemal nuwe plante regenereer uit 'n enkele "totipotente" sel ('n sel wat aanleiding kan gee tot veelvuldige seltipes) deur te dedifferensieer en te herdifferensieer in selle met verskillende strukture en funksies. Kunsmatige kondisionering van sulke totipotente selle deur plantweefselkultuur word wyd gebruik vir plantbeskerming, teling, produksie van transgeniese spesies en vir wetenskaplike navorsingsdoeleindes. Tradisioneel vereis weefselkultuur vir plantregenerasie die gebruik van plantgroeireguleerders (GGRs), soos ouksiene en sitokiniene, om seldifferensiasie te beheer. Optimale hormonale toestande kan egter aansienlik verskil na gelang van die plantspesies, kultuurtoestande en weefseltipe. Daarom kan die skep van optimale eksplorasietoestande 'n tydrowende en arbeidsintensiewe taak wees.
Om hierdie probleem te oorkom het medeprofessor Tomoko Ikawa, saam met medeprofessor Mai F. Minamikawa van Chiba Universiteit, professor Hitoshi Sakakibara van Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences en Mikiko Kojima, 'n kundige tegnikus van RIKEN CSRS, 'n universele metode vir plantbeheer deur regulering ontwikkel. Uitdrukking van "ontwikkelingsgereguleerde" (DR) seldifferensiasiegene om plantherlewing te bewerkstellig. Gepubliseer in Volume 15 van Frontiers in Plant Science op 3 April 2024, het dr. Ikawa verdere inligting oor hul navorsingswerk verskaf en gesê: "Ons stelsel gebruik nie eksterne PGR's nie, maar gebruik eerder transkripsiefaktorgene om seldifferensiasie te beheer. soortgelyk aan pluripotente selle wat in soogdiere geïnduseer word."
Die navorsers het twee DR-gene, BABY BOOM (BBM) en WUSCHEL (WUS), van Arabidopsis thaliana (wat as modelplant gebruik word) ektopies uitgedruk en die effek daarvan op weefselkultuurdifferensiasie van tabak, blaarslaai en petunia ondersoek. BBM kodeer 'n transkripsiefaktor wat embrioniese ontwikkeling reguleer, terwyl WUS 'n transkripsiefaktor kodeer wat stamselidentiteit in die streek van die loot apikale meristeem handhaaf.
Hul eksperimente het getoon dat uitdrukking van Arabidopsis BBM of WUS alleen nie voldoende is om seldifferensiasie in tabakblaarweefsel te veroorsaak nie. In teenstelling hiermee veroorsaak ko-uitdrukking van funksioneel verbeterde BBM en funksioneel gemodifiseerde WUS 'n versnelde outonome differensiasie fenotipe. Sonder die gebruik van PCR het transgeniese blaarselle gedifferensieer in callus (ongeorganiseerde selmassa), groen orgaanagtige strukture en bykomende knoppies. Kwantitatiewe polimerase kettingreaksie (qPCR) analise, 'n metode wat gebruik word om geen transkripsies te kwantifiseer, het getoon dat Arabidopsis BBM en WUS uitdrukking korreleer met die vorming van transgeniese calli en lote.
Met inagneming van die deurslaggewende rol van fitohormone in seldeling en differensiasie, het die navorsers die vlakke van ses fitohormone gekwantifiseer, naamlik ouksien, sitokinien, absisiensuur (ABA), gibberellien (GA), jasmoniese suur (JA), salisielsuur (SA) en sy metaboliete in transgeniese plantgewasse. Hul resultate het getoon dat die vlakke van aktiewe ouksien, sitokinien, ABA en onaktiewe GA toeneem namate selle in organe differensieer, wat hul rol in plantseldifferensiasie en organogenese beklemtoon.
Daarbenewens het die navorsers RNA-volgorde-transkriptome, 'n metode vir kwalitatiewe en kwantitatiewe analise van geenuitdrukking, gebruik om patrone van geenuitdrukking in transgeniese selle wat aktiewe differensiasie vertoon, te evalueer. Hul resultate het getoon dat gene wat verband hou met selproliferasie en ouksien verryk is in differensieel gereguleerde gene. Verdere ondersoek met behulp van qPCR het aan die lig gebring dat die transgeniese selle uitdrukking van vier gene verhoog of verlaag het, insluitend gene wat plantseldifferensiasie, metabolisme, organogenese en ouksienreaksie reguleer.
Oor die algemeen toon hierdie resultate 'n nuwe en veelsydige benadering tot plantherlewing wat nie eksterne toediening van PKR vereis nie. Daarbenewens kan die stelsel wat in hierdie studie gebruik word, ons begrip van die fundamentele prosesse van plantseldifferensiasie verbeter en biotegnologiese seleksie van nuttige plantspesies verbeter.
Met die klem op die potensiële toepassings van sy werk, het dr. Ikawa gesê: "Die gerapporteerde stelsel kan plantteling verbeter deur 'n instrument te verskaf om sellulêre differensiasie van transgeniese plantselle te veroorsaak sonder die behoefte aan PCR. Daarom, voordat transgeniese plante as produkte aanvaar word, sal die samelewing plantteling versnel en gepaardgaande produksiekoste verminder."
Oor medeprofessor Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa is 'n assistent-professor by die Nagraadse Skool vir Tuinbou, Sentrum vir Molekulêre Plantwetenskappe en Sentrum vir Ruimtelandbou en Tuinbounavorsing, Chiba Universiteit, Japan. Haar navorsingsbelangstellings sluit in plant seksuele voortplanting en ontwikkeling en plantbiotegnologie. Haar werk fokus op die begrip van die molekulêre meganismes van seksuele voortplanting en plantseldifferensiasie deur verskeie transgeniese sisteme te gebruik. Sy het verskeie publikasies in hierdie velde en is 'n lid van die Japanse Vereniging vir Plantbiotegnologie, die Botaniese Vereniging van Japan, die Japanese Plant Breeding Society, die Japanese Society of Plant Physiologists, en die International Society for the Study of Plant Sexual Reproduction.
Outonome differensiasie van transgeniese selle sonder eksterne gebruik van hormone: uitdrukking van endogene gene en gedrag van fitohormone
Die skrywers verklaar dat die navorsing uitgevoer is in die afwesigheid van enige kommersiële of finansiële verhoudings wat as 'n potensiële botsing van belange vertolk kan word.
Vrywaring: AAAS en EurekAlert is nie verantwoordelik vir die akkuraatheid van persvrystellings wat op EurekAlert gepubliseer is nie! Enige gebruik van inligting deur die organisasie wat die inligting verskaf of deur die EurekAlert-stelsel.
Plaas tyd: Aug-22-2024