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

 Larawan: Ang mga tradisyunal na pamamaraan ng pagbabagong-buhay ng halaman ay nangangailangan ng paggamit ng mga plant growth regulator tulad ng mga hormone, na maaaring partikular sa uri ng hayop at matrabaho. Sa isang bagong pag-aaral, nakabuo ang mga siyentipiko ng isang bagong sistema ng pagbabagong-buhay ng halaman sa pamamagitan ng pag-regulate sa tungkulin at ekspresyon ng mga gene na kasangkot sa dedifferentiation (paglaganap ng selula) at redifferentiation (organogenesis) ng mga selula ng halaman. Tingnan ang higit pa
Ang mga tradisyunal na pamamaraan ng pagpaparami ng halaman ay nangangailangan ng paggamit ngmga regulator ng paglago ng halamantulad nghormons, na maaaring partikular sa uri ng hayop at matrabaho. Sa isang bagong pag-aaral, nakabuo ang mga siyentipiko ng isang bagong sistema ng pagbabagong-buhay ng halaman sa pamamagitan ng pag-regulate sa tungkulin at ekspresyon ng mga gene na kasangkot sa dedifferentiation (paglaganap ng selula) at redifferentiation (organogenesis) ng mga selula ng halaman.
Ang mga halaman ang pangunahing pinagmumulan ng pagkain para sa mga hayop at tao sa loob ng maraming taon. Bukod pa rito, ang mga halaman ay ginagamit upang kumuha ng iba't ibang mga compound na parmasyutiko at therapeutic. Gayunpaman, ang maling paggamit sa mga ito at ang lumalaking pangangailangan para sa pagkain ay nagpapakita ng pangangailangan para sa mga bagong pamamaraan ng pagpaparami ng halaman. Ang mga pagsulong sa biotechnology ng halaman ay maaaring malutas ang mga kakulangan sa pagkain sa hinaharap sa pamamagitan ng paggawa ng mga genetically modified (GM) na halaman na mas produktibo at mas matatag sa pagbabago ng klima.
Natural lamang na kayang muling makabuo ng mga bagong halaman mula sa isang "totipotent" na selula (isang selula na maaaring magbunga ng maraming uri ng selula) sa pamamagitan ng dedifferentiating at redifferentiating tungo sa mga selulang may iba't ibang istruktura at tungkulin. Ang artipisyal na pagkondisyon ng mga naturang totipotent na selula sa pamamagitan ng plant tissue culture ay malawakang ginagamit para sa proteksyon ng halaman, pagpaparami, produksyon ng mga transgenic species at para sa mga layunin ng siyentipikong pananaliksik. Ayon sa kaugalian, ang tissue culture para sa muling pagbuo ng halaman ay nangangailangan ng paggamit ng mga plant growth regulator (GGR), tulad ng mga auxin at cytokinin, upang makontrol ang pagkakaiba-iba ng selula. Gayunpaman, ang pinakamainam na mga kondisyon ng hormonal ay maaaring mag-iba nang malaki depende sa mga species ng halaman, mga kondisyon ng kultura at uri ng tisyu. Samakatuwid, ang paglikha ng pinakamainam na mga kondisyon sa eksplorasyon ay maaaring maging isang gawain na matagal at matrabaho.
Upang malampasan ang problemang ito, si Associate Professor Tomoko Ikawa, kasama sina Associate Professor Mai F. Minamikawa mula sa Chiba University, Professor Hitoshi Sakakibara mula sa Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences at Mikiko Kojima, isang ekspertong technician mula sa RIKEN CSRS, ay bumuo ng isang unibersal na pamamaraan para sa pagkontrol ng halaman sa pamamagitan ng regulasyon. Ang pagpapahayag ng mga "developmentally regulated" (DR) cell differentiation genes upang makamit ang plant regeneration. Inilathala sa Tomo 15 ng Frontiers in Plant Science noong Abril 3, 2024, si Dr. Ikawa ay nagbigay ng karagdagang impormasyon tungkol sa kanilang gawaing pananaliksik, na nagsasaad: "Ang aming sistema ay hindi gumagamit ng mga panlabas na PGR, ngunit sa halip ay gumagamit ng mga transcription factor genes upang kontrolin ang cell differentiation, katulad ng mga pluripotent cells na na-induce sa mga mammal."
Ang mga mananaliksik ay nag-e-expose ng dalawang DR genes sa ectop, ang BABY BOOM (BBM) at WUSCHEL (WUS), mula sa Arabidopsis thaliana (ginamit bilang modelo ng halaman) at sinuri ang kanilang epekto sa pagkakaiba-iba ng tissue culture ng tabako, letsugas, at petunia. Ang BBM ay nagko-code ng transcription factor na kumokontrol sa embryonic development, samantalang ang WUS ay nagko-code ng transcription factor na nagpapanatili ng stem cell identity sa rehiyon ng apical meristem ng shoot.
Ipinakita ng kanilang mga eksperimento na ang ekspresyon ng Arabidopsis BBM o WUS lamang ay hindi sapat upang mag-udyok ng pagkakaiba-iba ng selula sa tisyu ng dahon ng tabako. Sa kabaligtaran, ang coexpression ng functionally enhanced BBM at functionally modified WUS ay nagdudulot ng isang pinabilis na autonomous differentiation phenotype. Nang walang paggamit ng PCR, ang mga transgenic leaf cell ay nag-differentiated sa callus (disorganized cell mass), berdeng organ-like structures at adventitious buds. Ang quantitative polymerase chain reaction (qPCR) analysis, isang paraan na ginagamit upang mabilang ang mga gene transcript, ay nagpakita na ang Arabidopsis BBM at WUS expression ay may kaugnayan sa pagbuo ng transgenic calli at shoots.
Kung isasaalang-alang ang mahalagang papel ng mga phytohormone sa paghahati at pagkakaiba-iba ng selula, tinantiya ng mga mananaliksik ang mga antas ng anim na phytohormone, katulad ng auxin, cytokinin, abscisic acid (ABA), gibberellin (GA), jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA) at ang mga metabolite nito sa mga transgenic na pananim. Ipinakita ng kanilang mga resulta na ang mga antas ng aktibong auxin, cytokinin, ABA, at hindi aktibong GA ay tumataas habang ang mga selula ay nagkakaiba-iba upang maging mga organo, na nagpapakita ng kanilang mga papel sa pagkakaiba-iba at organogenesis ng selula ng halaman.
Bukod pa rito, ginamit ng mga mananaliksik ang mga transcriptome ng RNA sequencing, isang pamamaraan para sa kwalitatibo at kwantitatibong pagsusuri ng ekspresyon ng gene, upang suriin ang mga pattern ng ekspresyon ng gene sa mga transgenic cell na nagpapakita ng aktibong pagkakaiba-iba. Ipinakita ng kanilang mga resulta na ang mga gene na may kaugnayan sa paglaganap ng cell at auxin ay pinayaman ng mga gene na may iba't ibang regulasyon. Ipinakita ng karagdagang pagsusuri gamit ang qPCR na ang mga transgenic cell ay nagkaroon ng pagtaas o pagbaba ng ekspresyon ng apat na gene, kabilang ang mga gene na nagreregula sa pagkakaiba-iba ng selula ng halaman, metabolismo, organogenesis, at tugon ng auxin.
Sa pangkalahatan, ang mga resultang ito ay nagpapakita ng isang bago at maraming nalalaman na pamamaraan sa pagbabagong-buhay ng halaman na hindi nangangailangan ng panlabas na aplikasyon ng PCR. Bukod pa rito, ang sistemang ginamit sa pag-aaral na ito ay maaaring mapabuti ang ating pag-unawa sa mga pangunahing proseso ng pagkakaiba-iba ng mga selula ng halaman at mapabuti ang biotechnological na pagpili ng mga kapaki-pakinabang na uri ng halaman.
Sa pagbibigay-diin sa 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 kasangkapan para sa pag-udyok ng cellular differentiation ng mga transgenic plant cell nang hindi nangangailangan ng PCR. Samakatuwid, bago tanggapin ang mga transgenic na halaman bilang mga produkto, mapapabilis ng lipunan ang pagpaparami ng halaman at mababawasan ang mga kaugnay na gastos sa produksyon.”
Tungkol kay Associate Professor Tomoko Igawa Si 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. Kabilang sa kanyang mga interes sa pananaliksik ang plant sexual reproduction and development at plant biotechnology. Nakatuon ang kanyang trabaho sa pag-unawa sa mga mekanismong molekular ng sexual reproduction at plant cell differentiation 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.
Awtonomong pagkakaiba-iba ng mga transgenic cell nang walang panlabas na paggamit ng mga hormone: pagpapahayag ng mga endogenous gene at pag-uugali ng mga phytohormone
Ipinapahayag ng mga may-akda na ang pananaliksik ay isinagawa nang walang anumang komersyal o pinansyal na ugnayang maaaring bigyang-kahulugan bilang isang potensyal na salungatan ng interes.
Pagtatanggi: Ang AAAS at EurekAlert ay hindi mananagot para sa katumpakan ng mga press release na inilathala sa EurekAlert! Anumang paggamit ng impormasyon ng organisasyong nagbibigay ng impormasyon o sa pamamagitan ng sistemang EurekAlert.