Слика: Традиционалне методе регенерације биљака захтевају употребу регулатора раста биљака као што су хормони, који могу бити специфични за врсту и радно интензивни. У новој студији, научници су развили нови систем регенерације биљака регулишући функцију и експресију гена укључених у дедиференцијацију (пролиферацију ћелија) и поновну диференцијацију (органогенезу) биљних ћелија. Погледајте више
Традиционалне методе регенерације биљака захтевају употребурегулатори раста биљакакао што сухормонас, који могу бити специфични за врсту и радно интензивни. У новој студији, научници су развили нови систем регенерације биљака регулишући функцију и експресију гена укључених у дедиференцијацију (пролиферацију ћелија) и поновну диференцијацију (органогенезу) биљних ћелија.
Биљке су дуги низ година главни извор хране за животиње и људе. Поред тога, биљке се користе за екстракцију различитих фармацеутских и терапеутских једињења. Међутим, њихова злоупотреба и растућа потражња за храном наглашавају потребу за новим методама узгоја биљака. Напредак у биљној биотехнологији могао би да реши будућу несташицу хране производњом генетски модификованих (ГМ) биљака које су продуктивније и отпорније на климатске промене.
Природно, биљке могу да регенеришу потпуно нове биљке из једне „тотипотентне“ ћелије (ћелије која може довести до више типова ћелија) дедиференцијацијом и поновном диференцијацијом у ћелије са различитим структурама и функцијама. Вештачко кондиционирање таквих тотипотентних ћелија кроз културу биљног ткива има широку примену у заштити биља, оплемењивању, производњи трансгених врста и у научно-истраживачке сврхе. Традиционално, култура ткива за регенерацију биљака захтева употребу регулатора раста биљака (ГГР), као што су ауксини и цитокинини, за контролу диференцијације ћелија. Међутим, оптимални хормонски услови могу значајно да варирају у зависности од биљне врсте, услова културе и типа ткива. Стога, стварање оптималних услова истраживања може бити дуготрајан и радно интензиван задатак.
Да би превазишао овај проблем, ванредни професор Томоко Икава, заједно са ванредним професором Маи Ф. Минамикавом са Универзитета Чиба, професором Хитошијем Сакакибаром са Високе школе био-пољопривредних наука Универзитета Нагоја и Микико Којима, стручним техничарем из РИКЕН ЦСРС, развили су унини метод за контролу биљака кроз регулацију биљака. Експресија „развојно регулисаних“ (ДР) гена за диференцијацију ћелија за постизање регенерације биљака. Објављен у 15. тому часописа Фронтиерс ин Плант Сциенце 3. априла 2024., др Икава је пружио додатне информације о њиховом истраживачком раду, наводећи: „Наш систем не користи екстерне ПГР-ове, већ уместо тога користи гене транскрипционог фактора за контролу диференцијације ћелија. слично плурипотентним ћелијама индукованим код сисара.“
Истраживачи су ектопично експримирали два ДР гена, БАБИ БООМ (ББМ) и ВУСЦХЕЛ (ВУС), из Арабидопсис тхалиана (користи се као модел биљке) и испитали њихов ефекат на диференцијацију култура ткива дувана, зелене салате и петуније. ББМ кодира фактор транскрипције који регулише развој ембриона, док ВУС кодира транскрипциони фактор који одржава идентитет матичних ћелија у региону апикалног меристема изданака.
Њихови експерименти су показали да само експресија Арабидопсис ББМ или ВУС није довољна да изазове диференцијацију ћелија у ткиву листа дувана. Насупрот томе, коекспресија функционално побољшаног ББМ-а и функционално модификованог ВУС-а индукује убрзани фенотип аутономне диференцијације. Без употребе ПЦР-а, трансгене ћелије листа су се диференцирале у калус (неорганизована ћелијска маса), зелене структуре налик на органе и адвентивне пупољке. Квантитативна анализа ланчане реакције полимеразе (кПЦР), метода која се користи за квантификацију транскрипта гена, показала је да експресија Арабидопсис ББМ и ВУС корелира са формирањем трансгених калуса и изданака.
Узимајући у обзир кључну улогу фитохормона у деоби и диференцијацији ћелија, истраживачи су квантификовали нивое шест фитохормона, односно ауксина, цитокинина, апсцизинске киселине (АБА), гиберелина (ГА), јасмонске киселине (ЈА), салицилне киселине (СА) и њених метаболита биљака у трансгеним биљкама. Њихови резултати су показали да се нивои активног ауксина, цитокинина, АБА и неактивног ГА повећавају како се ћелије диференцирају у органе, наглашавајући њихову улогу у диференцијацији биљних ћелија и органогенези.
Поред тога, истраживачи су користили транскриптоме за секвенцирање РНК, методу за квалитативну и квантитативну анализу експресије гена, да би проценили обрасце експресије гена у трансгеним ћелијама које показују активну диференцијацију. Њихови резултати су показали да су гени повезани са пролиферацијом ћелија и ауксином обогаћени диференцијално регулисаним генима. Даље испитивање коришћењем кПЦР-а открило је да су трансгене ћелије имале повећану или смањену експресију четири гена, укључујући гене који регулишу диференцијацију биљних ћелија, метаболизам, органогенезу и ауксински одговор.
Све у свему, ови резултати откривају нови и свестран приступ регенерацији биљака који не захтева спољну примену ПЦР-а. Поред тога, систем коришћен у овој студији може побољшати наше разумевање основних процеса диференцијације биљних ћелија и побољшати биотехнолошку селекцију корисних биљних врста.
Истичући потенцијалне примене свог рада, др Икава је рекао: "Пријављени систем би могао да побољша оплемењивање биљака тако што ће обезбедити алат за изазивање ћелијске диференцијације трансгених биљних ћелија без потребе за ПЦР-ом. Стога, пре него што трансгене биљке буду прихваћене као производи, друштво ће убрзати оплемењивање биљака и смањити повезане трошкове производње."
О ванредном професору Томоко Игава Др. Томоко Икава је доцент на Високој школи за хортикултуру, Центру за молекуларне науке о биљкама и Центру за свемирску пољопривреду и истраживање хортикултуре, Универзитет Чиба, Јапан. Њена истраживачка интересовања обухватају сексуалну репродукцију и развој биљака и биотехнологију биљака. Њен рад се фокусира на разумевање молекуларних механизама сексуалне репродукције и диференцијације биљних ћелија коришћењем различитих трансгених система. Има неколико публикација у овим областима и члан је Јапанског друштва за биљну биотехнологију, Ботаничког друштва Јапана, Јапанског друштва за оплемењивање биљака, Јапанског друштва биљних физиолога и Међународног друштва за проучавање сексуалне репродукције биљака.
Аутономна диференцијација трансгених ћелија без спољне употребе хормона: експресија ендогених гена и понашање фитохормона
Аутори изјављују да је истраживање спроведено у одсуству било каквих комерцијалних или финансијских односа који би се могли протумачити као потенцијални сукоб интереса.
Одрицање одговорности: АААС и ЕурекАлерт нису одговорни за тачност саопштења за јавност објављених на ЕурекАлерт-у! Свако коришћење информација од стране организације која пружа информације или преко система ЕурекАлерт.
Време поста: 22.08.2024