Выява: Традыцыйныя метады рэгенерацыі раслін патрабуюць выкарыстання рэгулятараў росту раслін, такіх як гармоны, якія могуць быць відаспецыфічнымі і працаёмкімі. У новым даследаванні навукоўцы распрацавалі новую сістэму рэгенерацыі раслін, рэгулюючы функцыю і экспрэсію генаў, якія ўдзельнічаюць у дэдыферэнцыяцыі (праліферацыі клетак) і рэдыферэнцыяцыі (аргагенезе) раслінных клетак. Глядзець больш
Традыцыйныя метады рэгенерацыі раслін патрабуюць выкарыстаннярэгулятары росту расліннапрыкладгармонs, якія могуць быць відаспецыфічнымі і працаёмкімі. У новым даследаванні навукоўцы распрацавалі новую сістэму рэгенерацыі раслін, рэгулюючы функцыю і экспрэсію генаў, якія ўдзельнічаюць у дэдыферэнцыяцыі (праліферацыі клетак) і рэдыферэнцыяцыі (аргагенезе) раслінных клетак.
Расліны на працягу многіх гадоў з'яўляюцца асноўнай крыніцай ежы для жывёл і людзей. Акрамя таго, расліны выкарыстоўваюцца для здабывання розных фармацэўтычных і тэрапеўтычных злучэнняў. Аднак іх няправільнае выкарыстанне і расце попыт на прадукты харчавання падкрэсліваюць неабходнасць новых метадаў селекцыі раслін. Дасягненні ў галіне расліннай біятэхналогіі могуць вырашыць праблему дэфіцыту прадуктаў харчавання ў будучыні, ствараючы генетычна мадыфікаваныя (ГМ) расліны, якія будуць больш прадуктыўнымі і ўстойлівымі да змены клімату.
Натуральна, расліны могуць рэгенераваць цалкам новыя расліны з адной «татыпатэнтнай» клеткі (клеткі, якая можа даць пачатак некалькім тыпам клетак) шляхам дэдыферэнцыяцыі і рэдыферэнцыяцыі ў клеткі з рознымі структурамі і функцыямі. Штучнае кандыцыянаванне такіх татыпатэнтных клетак праз культуру раслінных тканін шырока выкарыстоўваецца для абароны раслін, селекцыі, атрымання трансгенных відаў і для навуковых даследаванняў. Традыцыйна культура тканін для рэгенерацыі раслін патрабуе выкарыстання рэгулятараў росту раслін (РРР), такіх як аўксіны і цытакініны, для кантролю дыферэнцыяцыі клетак. Аднак аптымальныя гарманальныя ўмовы могуць значна адрознівацца ў залежнасці ад віду расліны, умоў культывавання і тыпу тканіны. Такім чынам, стварэнне аптымальных умоў даследавання можа быць працаёмкай і працаёмкай задачай.
Каб пераадолець гэтую праблему, дацэнт Тамока Ікава разам з дацэнтам Май Ф. Мінамікава з Чыбаўскага ўніверсітэта, прафесарам Хітосі Сакакібара з Вышэйшай школы біясельскагаспадарчых навук Нагойскага ўніверсітэта і Мікіка Кодзімай, экспертам-тэхнікам з RIKEN CSRS, распрацавалі універсальны метад кантролю раслін шляхам рэгулявання. Экспрэсія генаў «рэгуляванай развіццём» (DR) дыферэнцыяцыі клетак для дасягнення рэгенерацыі раслін. Апублікаваная ў 15-м томе часопіса «Frontiers in Plant Science» 3 красавіка 2024 года, доктар Ікава прадставіла дадатковую інфармацыю аб сваёй даследчай працы, заявіўшы: «Наша сістэма не выкарыстоўвае знешнія PGR, а замест гэтага выкарыстоўвае гены транскрыпцыйных фактараў для кантролю дыферэнцыяцыі клетак. Падобна плюрыпатэнтным клеткам, індуцыраваным у млекакормячых».
Даследчыкі эктапічна экспрэсавалі два гены DR, BABY BOOM (BBM) і WUSCHEL (WUS), з Arabidopsis thaliana (выкарыстоўвалася ў якасці мадэльнай расліны) і вывучылі іх уплыў на дыферэнцыяцыю ў тканінных культурах тытуню, салаты і петуніі. BBM кадуе транскрыпцыйны фактар, які рэгулюе эмбрыянальнае развіццё, тады як WUS кадуе транскрыпцыйны фактар, які падтрымлівае ідэнтычнасць ствалавых клетак у вобласці апікальнай мерыстэмы парастка.
Іх эксперыменты паказалі, што экспрэсія Arabidopsis BBM або WUS адных толькі па сабе недастатковая для індукцыі дыферэнцыяцыі клетак у тканіне тытунёвага ліста. Наадварот, сумесная экспрэсія функцыянальна палепшанага BBM і функцыянальна мадыфікаванага WUS індукуе паскораны фенатып аўтаномнай дыферэнцыяцыі. Без выкарыстання ПЛР трансгенныя клеткі ліста дыферэнцыраваліся ў калюс (неарганізаваную клеткавую масу), зялёныя органападобныя структуры і дадатковыя пупышкі. Колькасны аналіз палімеразнай ланцуговай рэакцыі (кПЛР), метад, які выкарыстоўваецца для колькаснай ацэнкі генных транскрыптаў, паказаў, што экспрэсія Arabidopsis BBM і WUS карэлюе з утварэннем трансгенных калюсаў і парасткаў.
Улічваючы вырашальную ролю фітагармонаў у дзяленні і дыферэнцыяцыі клетак, даследчыкі колькасна вызначылі ўзровень шасці фітагармонаў, а менавіта аўксіну, цытакініну, абсцызавай кіслаты (АБК), гібереліну (ГА), жасманічнай кіслаты (ЯК), саліцылавай кіслаты (СК) і яе метабалітаў у трансгенных раслінных культурах. Іх вынікі паказалі, што ўзровень актыўнага аўксіну, цытакініну, АБК і неактыўнай ГА павялічваецца па меры дыферэнцыяцыі клетак у органы, што падкрэслівае іх ролю ў дыферэнцыяцыі раслінных клетак і арганагенезе.
Акрамя таго, даследчыкі выкарысталі транскрыптомы РНК-секвенавання, метад якаснага і колькаснага аналізу экспрэсіі генаў, для ацэнкі заканамернасцей экспрэсіі генаў у трансгенных клетках, якія праяўляюць актыўную дыферэнцыяцыю. Іх вынікі паказалі, што гены, звязаныя з праліферацыяй клетак і аўксінам, былі ўзбагачаны дыферэнцыяльна рэгуляванымі генамі. Далейшае даследаванне з выкарыстаннем кПЛР паказала, што ў трансгенных клетках назіралася павышаная або зніжаная экспрэсія чатырох генаў, у тым ліку генаў, якія рэгулююць дыферэнцыяцыю раслінных клетак, метабалізм, арганагенез і рэакцыю на аўксін.
У цэлым, гэтыя вынікі дэманструюць новы і універсальны падыход да рэгенерацыі раслін, які не патрабуе знешняга прымянення ПЛР. Акрамя таго, сістэма, якая выкарыстоўваецца ў гэтым даследаванні, можа палепшыць наша разуменне фундаментальных працэсаў дыферэнцыяцыі раслінных клетак і палепшыць біятэхналагічную селекцыю карысных відаў раслін.
Падкрэсліваючы патэнцыйныя магчымасці прымянення сваёй працы, доктар Ікава сказаў: «Паведамляецца, што сістэма можа палепшыць селекцыю раслін, забяспечваючы інструмент для індукцыі клетачнай дыферэнцыяцыі трансгенных раслінных клетак без неабходнасці ПЛР. Такім чынам, перш чым трансгенныя расліны будуць прыняты ў якасці прадуктаў, грамадства паскорыць селекцыю раслін і знізіць звязаныя з гэтым вытворчыя выдаткі».
Пра дацэнта Тамоку Ігаву Доктар Тамока Ікава — дацэнт Вышэйшай школы садаводства, Цэнтра малекулярных навук аб раслінах і Цэнтра даследаванняў касмічнай сельскай гаспадаркі і садаводства Тыбаўскага ўніверсітэта, Японія. Яе навуковыя інтарэсы ўключаюць палавое размнажэнне і развіццё раслін, а таксама раслінную біятэхналогію. Яе праца сканцэнтравана на разуменні малекулярных механізмаў палавога размнажэння і дыферэнцыяцыі раслінных клетак з выкарыстаннем розных трансгенных сістэм. Яна мае некалькі публікацый у гэтых галінах і з'яўляецца членам Японскага таварыства расліннай біятэхналогіі, Батанічнага таварыства Японіі, Японскага таварыства селекцыі раслін, Японскага таварыства фізіёлагаў раслін і Міжнароднага таварыства па вывучэнні палавога размнажэння раслін.
Аўтаномная дыферэнцыяцыя трансгенных клетак без знешняга выкарыстання гармонаў: экспрэсія эндагенных генаў і паводзіны фітагармонаў
Аўтары заяўляюць, што даследаванне праводзілася пры адсутнасці якіх-небудзь камерцыйных або фінансавых адносін, якія маглі б быць вытлумачаны як патэнцыйны канфлікт інтарэсаў.
Заўвага: AAAS і EurekAlert не нясуць адказнасці за дакладнасць прэс-рэлізаў, апублікаваных на EurekAlert! Любое выкарыстанне інфармацыі арганізацыяй, якая прадастаўляе інфармацыю, або праз сістэму EurekAlert.
Час публікацыі: 22 жніўня 2024 г.