Fuerscher entwéckelen eng nei Method fir d'Regeneratioun vu Planzen, andeems se d'Expressioun vu Genen reguléieren, déi d'Differenzéierung vu Planzenzellen kontrolléieren.

 Bild: Traditionell Methode vun der Planzenregeneratioun erfuerderen d'Benotzung vu Planzewuestumsregulatoren wéi Hormonen, déi aartspezifesch a schafftintensiv kënne sinn. An enger neier Studie hunn d'Wëssenschaftler en neit Planzenregeneratiounssystem entwéckelt andeems se d'Funktioun an d'Expressioun vu Genen reguléieren, déi un der Dedifferenziéierung (Zellproliferatioun) an der Redifferenziéierung (Organogenese) vu Planzenzellen bedeelegt sinn. Weiderliesen
Traditionell Methode vun der Planzenregeneratioun erfuerderen d'Benotzung vu ...Planzewachstumsregulatorenwéi zum BeispillHormons, déi aartspezifesch a schafftintensiv kënne sinn. An enger neier Studie hunn d'Wëssenschaftler en neit Planzenregeneratiounssystem entwéckelt andeems se d'Funktioun an d'Expressioun vu Genen reguléieren, déi un der Dedifferenziéierung (Zellproliferatioun) an der Redifferenziéierung (Organogenese) vu Planzenzellen bedeelegt sinn.
Planze sinn zënter ville Joren déi wichtegst Liewensmëttelquell fir Déieren a Mënschen. Zousätzlech gi Planzen benotzt fir verschidde pharmazeutesch a therapeutesch Verbindungen ze extrahéieren. Wéinst hirem Mëssbrauch an der wuessender Nofro no Liewensmëttel gëtt awer de Besoin fir nei Planzenzuchtmethoden ënnerstrach. Fortschrëtter an der Planzebiotechnologie kéinten zukünfteg Liewensmëttelmangel léisen andeems genetesch modifizéiert (GM) Planzen produzéiert ginn, déi méi produktiv a méi resistent géint de Klimawandel sinn.
Natierlech kënne Planzen aus enger eenzeger "totipotenter" Zell (eng Zell, déi zu verschiddene Zelltypen féiere kann) komplett nei Planzen regeneréieren, andeems se sech an Zellen mat verschiddene Strukturen a Funktiounen dedifferenzéieren an nei differenziéieren. Déi künstlech Konditionéierung vun esou totipotenten Zellen duerch Planzegewebekultur gëtt wäit verbreet fir Planzeschutz, Zucht, Produktioun vun transgenen Aarten a fir wëssenschaftlech Fuerschungszwecker benotzt. Traditionell erfuerdert d'Gewebekultur fir Planzenregeneratioun d'Benotzung vu Planzewuesstumsregulatoren (GGRs), wéi Auxinen a Cytokininen, fir d'Zelldifferenziéierung ze kontrolléieren. Optimal hormonell Konditioune kënnen awer jee no Planzenaart, Kulturbedingungen a Gewebetyp staark variéieren. Dofir kann d'Schafe vun optimalen Exploratiounsbedingungen eng zäitopwänneg an arbeitsintensiv Aufgab sinn.
Fir dëst Problem ze léisen, huet d'Associéiert Professorin Tomoko Ikawa, zesumme mat der Associéierter Professorin Mai F. Minamikawa vun der Chiba Universitéit, dem Professor Hitoshi Sakakibara vun der Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences an der Mikiko Kojima, enger Experttechnikerin vum RIKEN CSRS, eng universell Method fir d'Planzekontroll duerch Reguléierung entwéckelt. Expressioun vun "entwécklungsreguléierten" (DR) Zelldifferenzéierungsgenen fir d'Planzeregeneratioun z'erreechen. Verëffentlecht am Band 15 vu Frontiers in Plant Science den 3. Abrëll 2024, huet den Dr. Ikawa weider Informatiounen iwwer hir Fuerschungsaarbecht ginn a gesot: "Eist System benotzt keng extern PGRs, mä Transkriptiounsfaktorgenen fir d'Zelldifferenzéierung ze kontrolléieren, ähnlech wéi pluripotent Zellen, déi bei Mamendéieren induzéiert ginn."
D'Fuerscher hunn ektopesch zwéi DR-Genen, BABY BOOM (BBM) a WUSCHEL (WUS), vun Arabidopsis thaliana (déi als Modellplanz benotzt gouf) expriméiert an hiren Effekt op d'Differenzéierung vun der Tissuekultur vun Tubak, Zalot a Petunia ënnersicht. BBM kodéiert en Transkriptiounsfaktor, deen d'embryonal Entwécklung reguléiert, während WUS en Transkriptiounsfaktor kodéiert, deen d'Stammzellidentitéit an der Regioun vum Sprossapikale Meristem erhält.
Hir Experimenter hunn gewisen, datt d'Expressioun vun Arabidopsis BBM oder WUS eleng net duer geet, fir Zelldifferenziéierung am Tubaksblattgewebe ze induzéieren. Am Géigesaz dozou induzéiert d'Koexpressioun vu funktionell verstäerkter BBM a funktionell modifizéierter WUS e beschleunegten autonomen Differenzéierungsphenotyp. Ouni d'Benotzung vu PCR hunn sech transgen Blatzellen a Kallus (desorganiséiert Zellmass), gréng organähnlech Strukturen an zousätzlech Knospen differenzéiert. D'quantitativ Polymerasekettenreaktioun (qPCR)-Analyse, eng Method déi benotzt gëtt fir Gentranskripten ze quantifizéieren, huet gewisen, datt d'Expressioun vun Arabidopsis BBM an WUS mat der Bildung vun transgenen Kalli a Sprossen korreléiert huet.
Ënner Berécksiichtegung vun der entscheedender Roll vu Phytohormonen an der Zelldeelung an -Differenzéierung hunn d'Fuerscher d'Niveaue vu sechs Phytohormonen quantifizéiert, nämlech Auxin, Cytokinin, Abscisinsäure (ABA), Gibberellin (GA), Jasmonsäure (JA), Salicylsäure (SA) a senge Metabolitten an transgenen Planzekulturen. Hir Resultater hunn gewisen, datt d'Niveaue vum aktiven Auxin, Cytokinin, ABA an inaktivem GA eropgoen, wa sech d'Zellen zu Organer differenzéieren, wat hir Rollen an der Planzenzelldifferenzéierung an der Organogenese ënnersträicht.
Zousätzlech hunn d'Fuerscher RNA-Sequenzéierungstranskriptomer benotzt, eng Method fir qualitativ a quantitativ Analyse vun der Genexpression, fir d'Muster vun der Genexpression an transgenen Zellen ze evaluéieren, déi aktiv Differenzéierung weisen. Hir Resultater hunn gewisen, datt Genen, déi mat Zellproliferatioun an Auxin zesummenhänken, mat differenziell reguléierte Genen beräichert waren. Weider Ënnersichunge mat qPCR hunn opgedeckt, datt déi transgen Zellen eng erhéicht oder reduzéiert Expressioun vu véier Genen haten, dorënner Genen, déi d'Differenzéierung, de Metabolismus, d'Organogenese an d'Auxin-Äntwert vu Planzenzellen reguléieren.
Insgesamt weisen dës Resultater eng nei an flexibel Approche zur Planzenregeneratioun op, déi keng extern Uwendung vu PCR erfuerdert. Zousätzlech kéint de System, deen an dëser Studie benotzt gëtt, eist Verständnis vun de fundamentale Prozesser vun der Planzenzelldifferenziatioun verbesseren an d'biotechnologesch Selektioun vun nëtzleche Planzenaarten verbesseren.
Den Dr. Ikawa huet déi potenziell Uwendungsberäicher vu senger Aarbecht ervirgehuewen a gesot: "Dat beschriwwent System kéint d'Planzenzucht verbesseren, andeems et en Instrument fir d'zellulär Differenzéierung vun transgenen Planzenzellen ouni PCR ubitt. Dofir wäert d'Gesellschaft d'Planzenzucht beschleunegen an déi domat verbonne Produktiounskäschte reduzéieren, ier transgen Planzen als Produkter akzeptéiert ginn."
Iwwer d'Associéiert Professorin Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa ass Assistenzprofessorin op der Graduate School of Horticulture, Center for Molecular Plant Sciences, an Center for Space Agriculture and Horticulture Research, Chiba University, Japan. Hir Fuerschungsinteressen ëmfaassen d'sexuell Reproduktioun an d'Entwécklung vu Planzen a Planzebiotechnologie. Hir Aarbecht konzentréiert sech op d'Verständnis vun de molekulare Mechanismen vun der sexueller Reproduktioun an der Differenzéierung vu Planzenzellen mat Hëllef vu verschiddenen transgenen Systemer. Si huet verschidde Publikatiounen an dëse Beräicher a 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: Expressioun vun endogenen Genen a Verhale vu Phytohormonen
D'Auteuren erklären, datt d'Fuerschung ouni kommerziell oder finanziell Bezéiungen duerchgefouert gouf, déi als potenziell Interessenkonflikt kéinte interpretéiert ginn.
Haftungsausschluss: AAAS an EurekAlert sinn net verantwortlech fir d'Genauegkeet vu Pressematdeelungen, déi op EurekAlert publizéiert ginn! All Notzung vun Informatiounen duerch d'Organisatioun, déi d'Informatioun ubitt, oder iwwer den EurekAlert System.