Bild: Traditionell Methode vun der Planzeregeneratioun erfuerderen d'Benotzung vu Planzewachstumsregulatorer wéi Hormonen, déi Speziesspezifesch an Aarbechtsintensiv kënne sinn. An enger neier Etude hunn d'Wëssenschaftler en neie Planzeregeneratiounssystem entwéckelt andeems d'Funktioun an d'Ausdrock vun Genen reguléiert an der Dedifferentiatioun (Zellproliferatioun) a Redifferentiatioun (Organogenese) vu Planzenzellen involvéiert sinn. Kuckt méi
Traditionell Methode vun der Planzeregeneratioun erfuerderen d'Benotzung vunPlanz Wuesstem regulatorwéi zHormons, déi Speziesspezifesch an Aarbechtsintensiv kënne sinn. An enger neier Etude hunn d'Wëssenschaftler en neie Planzeregeneratiounssystem entwéckelt andeems d'Funktioun an d'Ausdrock vun Genen reguléiert an der Dedifferentiatioun (Zellproliferatioun) a Redifferentiatioun (Organogenese) vu Planzenzellen involvéiert sinn.
Planzen sinn zënter ville Joeren d'Haaptquell vu Liewensmëttel fir Déieren a Mënschen. Zousätzlech ginn d'Planzen benotzt fir verschidde pharmazeutesch an therapeutesch Verbindungen ze extrahieren. Wéi och ëmmer, hire Mëssbrauch an d'wuessend Nofro fir Liewensmëttel ënnersträichen d'Noutwendegkeet fir nei Planzenzuchtmethoden. Fortschrëtter an der Planzebiotechnologie kënnen zukünfteg Liewensmëttelmangel léisen andeems se genetesch modifizéiert (GM) Planzen produzéieren déi méi produktiv a resistent géint de Klimawandel sinn.
Natierlech kënne Planzen ganz nei Planzen aus enger eenzeger "totipotenter" Zell regeneréieren (eng Zell déi zu multiple Zellarten entstoen kann) andeems se an Zellen mat ënnerschiddleche Strukturen a Funktiounen dedifferentiéieren a redifferentiéieren. Kënschtlech Konditioun vun esou totipotent Zellen duerch Planz Tissue Kultur ass wäit benotzt fir Planzeschutz, Zucht, Produktioun vun transgenic Arten a fir wëssenschaftlech Fuerschung Zwecker. Traditionell erfuerdert Tissuekultur fir Planzenregeneratioun d'Benotzung vu Planzewachstumsregulatoren (GGRs), wéi Auxine an Zytokinine, fir Zelldifferenzéierung ze kontrolléieren. Wéi och ëmmer, optimal hormonell Konditioune kënne wesentlech variéieren ofhängeg vun der Planzaarten, Kulturbedéngungen an Tissuetyp. Dofir kann optimal Exploratiounsbedéngungen eng Zäit-opwänneg an Aarbechtsintensiv Aufgab sinn.
Fir dëse Problem ze iwwerwannen, Associate Professor Tomoko Ikawa, zesumme mam Associate Professor Mai F. Minamikawa vun der Chiba University, Professer Hitoshi Sakakibara vun der Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences an Mikiko Kojima, en Expert Techniker vun RIKEN CSRS, entwéckelt eng universell Method fir Planzenkontrolle duerch Regulatioun. Ausdrock vun "Entwécklungsreguléiert" (DR) Zelldifferenzéierungsgenen fir Planzenregeneratioun z'erreechen. Verëffentlecht am Volume 15 vu Frontiers in Plant Science den 3. Abrëll 2024, Dr Ikawa huet weider Informatioun iwwer hir Fuerschungsaarbecht geliwwert, a seet: "Eise System benotzt keng extern PGRs, awer benotzt Transkriptiounsfaktor Genen fir Zelldifferenzéierung ze kontrolléieren. Ähnlech wéi pluripotent Zellen, déi a Mamendéieren induzéiert sinn.
D'Fuerscher hunn zwee DR Genen ektopesch ausgedréckt, BABY BOOM (BBM) a WUSCHEL (WUS), vun Arabidopsis thaliana (als Modellplanz benotzt) an hunn hiren Effekt op Tissuekulturdifferenzéierung vun Tubak, Salat a Petunia ënnersicht. BBM codéiert en Transkriptiounsfaktor deen embryonal Entwécklung reguléiert, wärend WUS en Transkriptiounsfaktor codéiert deen d'Stammzellidentitéit an der Regioun vum Schéiss apikale Meristem behält.
Hir Experimenter weisen datt den Ausdrock vun Arabidopsis BBM oder WUS eleng net genuch ass fir Zelldifferenzéierung am Tubaksblattgewebe ze induzéieren. Am Géigesaz, coexpression vu funktionell verstäerkte BBM a funktionell modifizéierten WUS induzéiert e beschleunegt autonom Differenzéierungsphenotyp. Ouni d'Benotzung vu PCR, transgen Blatzellen differenzéiert an Callus (desorganiséierter Zellmass), gréng Uergelähnlech Strukturen an adventiéis Knospe. Quantitativ Polymerase Kettenreaktioun (qPCR) Analyse, eng Method déi benotzt gëtt fir Gen Transkriptiounen ze quantifizéieren, huet gewisen datt Arabidopsis BBM a WUS Ausdrock korreléiert mat der Bildung vun transgenen Calli a Seancen.
Wann Dir déi entscheedend Roll vu Phytohormonen an der Zell Divisioun an der Differenzéierung berücksichtegt, hunn d'Fuerscher d'Niveaue vu sechs Phytohormone quantifizéiert, nämlech Auxin, Zytokinin, Abscisinsäure (ABA), Gibberellin (GA), Jasmonsäure (JA), Salicylsäure (SA) a seng Metaboliten an transgene Planzenkulturen. Hir Resultater weisen datt d'Niveaue vum aktive Auxin, Zytokinin, ABA an inaktiven GA eropgoen wéi d'Zellen sech an Organer differenzéieren, wat hir Rollen an der Planzezelldifferenzéierung an der Organogenese beliicht.
Zousätzlech hunn d'Fuerscher RNA-Sequencing Transkriptome benotzt, eng Method fir qualitativ a quantitativ Analyse vum Genausdrock, fir Mustere vum Genausdrock an transgenen Zellen ze evaluéieren déi aktiv Differenzéierung weisen. Hir Resultater weisen datt Genen am Zesummenhang mat Zellproliferatioun an Auxin an differentiell geregelte Genen beräichert goufen. Weider Untersuchung mat qPCR huet opgedeckt datt déi transgen Zellen den Ausdrock vu véier Genen erhéicht oder ofgeholl hunn, dorënner Genen déi d'Planzzelldifferenzéierung, de Stoffwechsel, d'Organogenese an d'Auxin-Äntwert reguléieren.
Insgesamt weisen dës Resultater eng nei a villsäiteg Approche fir d'Planzeregeneratioun op déi keng extern Uwendung vu PCR erfuerdert. Zousätzlech kann de System, deen an dëser Etude benotzt gëtt, eist Verständnis vun de fundamentale Prozesser vun der Planzezelldifferenzéierung verbesseren an d'biotechnologesch Selektioun vun nëtzlechen Planzenaarten verbesseren.
Highlighting the potential applications of his work, Dr Ikawa sot: "De berichtte System kéint d'Pflanzenzucht verbesseren andeems en Tool ubitt fir d'cellulär Differenzéierung vun transgene Planzenzellen ouni PCR ze induzéieren.
Iwwer Associate Professor Tomoko Igawa Dr. Hir Fuerschungsinteressen enthalen Planz sexuell Reproduktioun an Entwécklung a Planzebiotechnologie. Hir Aarbecht konzentréiert sech op d'Versteesdemech vun de molekulare Mechanismen vun der sexueller Reproduktioun a Planzenzelldifferenzéierung mat verschiddene transgene Systemer. Si huet verschidde Publikatiounen an dëse Beräicher an ass Member vun der Japan Society of Plant Biotechnology, der Botanical Society of Japan, der Japanese Plant Breeding Society, der Japanese Society of Plant Physiologists, an der International Society for the Study of Plant Sexual Reproduction.
Autonom Differenzéierung vun transgenen Zellen ouni extern Notzung vun Hormonen: Ausdrock vun endogenen Genen a Verhalen vu Phytohormonen
D'Auteuren erklären datt d'Fuerschung an der Verontreiung vu kommerziellen oder finanzielle Bezéiungen duerchgefouert gouf, déi als potenziell Interessekonflikt ausgesat kënne ginn.
Verzichterklärung: AAAS an EurekAlert sinn net verantwortlech fir d'Genauegkeet vun de Pressematdeelunge publizéiert op EurekAlert! All Notzung vun Informatioun vun der Organisatioun déi d'Informatioun ubitt oder duerch den EurekAlert System.
Post Zäit: Aug-22-2024