Ang mga mananaliksik ay bumubuo ng isang bagong paraan ng pagbabagong-buhay ng halaman sa pamamagitan ng pagsasaayos ng pagpapahayag ng mga gene na kumokontrol sa pagkakaiba-iba ng selula ng halaman.

 Larawan: Ang mga tradisyunal na paraan ng pagbabagong-buhay ng halaman ay nangangailangan ng paggamit ng mga regulator ng paglago ng halaman tulad ng mga hormone, na maaaring partikular sa mga species at labor intensive. Sa isang bagong pag-aaral, ang mga siyentipiko ay nakabuo ng isang bagong sistema ng pagbabagong-buhay ng halaman sa pamamagitan ng pag-regulate ng function at pagpapahayag ng mga gene na kasangkot sa dedifferentiation (cell proliferation) at reddifferentiation (organogenesis) ng mga cell ng halaman. Tingnan ang higit pa
Ang mga tradisyonal na pamamaraan ng pagbabagong-buhay ng halaman ay nangangailangan ng paggamit ngmga regulator ng paglago ng halamantulad nghormones, na maaaring partikular sa mga species at labor intensive. Sa isang bagong pag-aaral, ang mga siyentipiko ay nakabuo ng isang bagong sistema ng pagbabagong-buhay ng halaman sa pamamagitan ng pag-regulate ng function at pagpapahayag ng mga gene na kasangkot sa dedifferentiation (cell proliferation) at reddifferentiation (organogenesis) ng mga cell ng halaman.
Ang mga halaman ay naging pangunahing pinagkukunan ng pagkain ng mga hayop at tao sa loob ng maraming taon. Bilang karagdagan, ang mga halaman ay ginagamit upang kunin ang iba't ibang mga pharmaceutical at therapeutic compound. Gayunpaman, ang kanilang maling paggamit at lumalaking pangangailangan para sa pagkain ay nagpapakita ng pangangailangan para sa mga bagong paraan ng pagpaparami ng halaman. Ang mga pag-unlad sa biotechnology ng halaman ay maaaring malutas ang mga kakulangan sa pagkain sa hinaharap sa pamamagitan ng paggawa ng genetically modified (GM) na mga halaman na mas produktibo at nababanat sa pagbabago ng klima.
Naturally, ang mga halaman ay maaaring muling buuin ang ganap na bagong mga halaman mula sa isang solong "totipotent" na cell (isang cell na maaaring magbunga ng maraming uri ng cell) sa pamamagitan ng pag-dedifferentiating at pag-redifferentiating sa mga cell na may iba't ibang mga istraktura at function. Ang artificial conditioning ng naturang mga totipotent cell sa pamamagitan ng plant tissue culture ay malawakang ginagamit para sa proteksyon ng halaman, pag-aanak, paggawa ng mga transgenic species at para sa mga layunin ng siyentipikong pananaliksik. Ayon sa kaugalian, ang tissue culture para sa pagbabagong-buhay ng halaman ay nangangailangan ng paggamit ng mga plant growth regulators (GGRs), tulad ng mga auxin at cytokinin, upang makontrol ang pagkakaiba-iba ng cell. Gayunpaman, ang pinakamainam na kondisyon ng hormonal ay maaaring mag-iba nang malaki depende sa mga species ng halaman, mga kondisyon ng kultura at uri ng tissue. Samakatuwid, ang paglikha ng pinakamainam na mga kondisyon sa paggalugad ay maaaring maging isang nakakaubos ng oras at masinsinang gawain.
Upang malampasan ang problemang ito, si Associate Professor Tomoko Ikawa, kasama si Associate Professor Mai F. Minamikawa mula sa Chiba University, Professor Hitoshi Sakakibara mula sa Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences at si Mikiko Kojima, isang dalubhasang technician mula sa RIKEN CSRS, ay bumuo ng isang unibersal na paraan para sa pagkontrol ng halaman sa pamamagitan ng regulasyon. Pagpapahayag ng "developmentally regulated" (DR) cell differentiation genes upang makamit ang pagbabagong-buhay ng halaman. Na-publish sa Volume 15 ng Frontiers sa Plant Science noong Abril 3, 2024, nagbigay si Dr. Ikawa ng karagdagang impormasyon tungkol sa kanilang gawain sa pagsasaliksik, na nagsasabi: "Ang aming system ay hindi gumagamit ng mga panlabas na PGR, ngunit sa halip ay gumagamit ng transcription factor genes upang kontrolin ang pagkakaiba-iba ng cell. katulad ng mga pluripotent na cell na na-induce sa mga mammal."
Ang mga mananaliksik ay ectopically nagpahayag ng dalawang DR genes, BABY BOOM (BBM) at WUSCHEL (WUS), mula sa Arabidopsis thaliana (ginamit bilang isang modelo ng halaman) at sinuri ang kanilang epekto sa tissue culture differentiation ng tabako, lettuce at petunia. Ang BBM ay nag-e-encode ng transcription factor na kumokontrol sa embryonic development, samantalang ang WUS ay nag-encode ng transcription factor na nagpapanatili ng stem cell identity sa rehiyon ng shoot apical meristem.
Ipinakita ng kanilang mga eksperimento na ang pagpapahayag ng Arabidopsis BBM o WUS lamang ay hindi sapat upang mapukaw ang pagkakaiba-iba ng cell sa tisyu ng dahon ng tabako. Sa kaibahan, ang coexpression ng functionally enhanced BBM at functionally modified WUS ay nag-uudyok ng isang pinabilis na autonomous differentiation phenotype. Nang walang paggamit ng PCR, ang mga transgenic na leaf cell ay naiba sa callus (disorganized cell mass), berdeng organ-like structures at adventitious buds. Ang pagsusuri ng quantitative polymerase chain reaction (qPCR), isang pamamaraan na ginamit upang mabilang ang mga transcript ng gene, ay nagpakita na ang Arabidopsis BBM at WUS na expression ay nauugnay sa pagbuo ng transgenic calli at mga shoots.
Isinasaalang-alang ang mahalagang papel ng phytohormones sa cell division at differentiation, binibilang ng mga mananaliksik ang mga antas ng anim na phytohormones, katulad ng auxin, cytokinin, abscisic acid (ABA), gibberellin (GA), jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA) at mga metabolite nito sa mga transgenic na pananim ng halaman. Ang kanilang mga resulta ay nagpakita na ang mga antas ng aktibong auxin, cytokinin, ABA, at hindi aktibong GA ay tumaas habang ang mga cell ay nag-iiba sa mga organo, na binibigyang-diin ang kanilang mga tungkulin sa pagkita ng kaibahan ng selula ng halaman at organogenesis.
Bilang karagdagan, ginamit ng mga mananaliksik ang RNA sequencing transcriptomes, isang paraan para sa qualitative at quantitative analysis ng gene expression, upang suriin ang mga pattern ng gene expression sa mga transgenic na cell na nagpapakita ng aktibong pagkita ng kaibhan. Ang kanilang mga resulta ay nagpakita na ang mga gene na nauugnay sa paglaganap ng cell at auxin ay pinayaman sa mga differentially regulated genes. Ang karagdagang pagsusuri gamit ang qPCR ay nagsiwalat na ang mga transgenic na selula ay nadagdagan o nabawasan ang pagpapahayag ng apat na mga gene, kabilang ang mga gene na kumokontrol sa pagkakaiba-iba ng cell ng halaman, metabolismo, organogenesis, at tugon ng auxin.
Sa pangkalahatan, ang mga resultang ito ay nagpapakita ng bago at maraming nalalaman na diskarte sa pagbabagong-buhay ng halaman na hindi nangangailangan ng panlabas na aplikasyon ng PCR. Bilang karagdagan, ang sistema na ginamit sa pag-aaral na ito ay maaaring mapabuti ang aming pag-unawa sa mga pangunahing proseso ng pagkakaiba-iba ng cell ng halaman at mapabuti ang biotechnological na pagpili ng mga kapaki-pakinabang na species ng halaman.
Sa pag-highlight ng mga potensyal na aplikasyon ng kanyang trabaho, sinabi ni Dr. Ikawa, "Ang naiulat na sistema ay maaaring mapabuti ang pagpaparami ng halaman sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang tool para sa pag-udyok sa cellular differentiation ng mga transgenic na selula ng halaman nang hindi nangangailangan ng PCR. Samakatuwid, bago tanggapin ang mga transgenic na halaman bilang mga produkto, pabilisin ng lipunan ang pag-aanak ng halaman at bawasan ang mga nauugnay na gastos sa produksyon."
Tungkol sa Associate Professor Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa ay isang assistant professor sa Graduate School of Horticulture, Center for Molecular Plant Sciences, at Center for Space Agriculture and Horticulture Research, Chiba University, Japan. Kasama sa kanyang mga interes sa pananaliksik ang pagpaparami at pagpapaunlad ng sekswal na halaman at biotechnology ng halaman. Nakatuon ang kanyang trabaho sa pag-unawa sa mga molekular na mekanismo ng sekswal na pagpaparami at pagkakaiba-iba ng cell ng halaman gamit ang iba't ibang transgenic system. Mayroon siyang ilang publikasyon sa mga larangang ito at miyembro ng Japan Society of Plant Biotechnology, Botanical Society of Japan, Japanese Plant Breeding Society, Japanese Society of Plant Physiologists, at International Society for the Study of Plant Sexual Reproduction.
Autonomous na pagkakaiba-iba ng mga transgenic na selula nang walang panlabas na paggamit ng mga hormone: pagpapahayag ng mga endogenous genes at pag-uugali ng phytohormones
Ipinahayag ng mga may-akda na ang pananaliksik ay isinagawa sa kawalan ng anumang komersyal o pinansyal na relasyon na maaaring ituring bilang isang potensyal na salungatan ng interes.
Disclaimer: Ang AAAS at EurekAlert ay walang pananagutan para sa katumpakan ng mga press release na inilathala sa EurekAlert! Anumang paggamit ng impormasyon ng organisasyong nagbibigay ng impormasyon o sa pamamagitan ng EurekAlert system.