Выява: Традыцыйныя метады рэгенерацыі раслін патрабуюць выкарыстання рэгулятараў росту раслін, такіх як гармоны, якія могуць быць спецыфічнымі для выгляду і працаёмкімі. У новым даследаванні навукоўцы распрацавалі новую сістэму рэгенерацыі раслін, рэгулюючы функцыю і экспрэсію генаў, якія ўдзельнічаюць у дэдыферэнцыяцыі (праліферацыі клетак) і рэдыферэнцыяцыі (органогенезе) раслінных клетак. Паглядзець больш
Традыцыйныя метады рэгенерацыі раслін патрабуюць выкарыстаннярэгулятары росту раслінтакія якгармонs, якія могуць быць відавымі і працаёмкімі. У новым даследаванні навукоўцы распрацавалі новую сістэму рэгенерацыі раслін, рэгулюючы функцыю і экспрэсію генаў, якія ўдзельнічаюць у дэдыферэнцыяцыі (праліферацыі клетак) і рэдыферэнцыяцыі (органогенезе) раслінных клетак.
Расліны на працягу многіх гадоў з'яўляюцца асноўнай крыніцай харчавання для жывёл і чалавека. Акрамя таго, расліны выкарыстоўваюцца для здабычы розных фармацэўтычных і лячэбных злучэнняў. Аднак іх няправільнае выкарыстанне і рост попыту на прадукты харчавання падкрэсліваюць неабходнасць новых метадаў селекцыі раслін. Дасягненні біятэхналогій раслін могуць вырашыць будучы дэфіцыт ежы шляхам вытворчасці генетычна мадыфікаваных (ГМ) раслін, больш прадуктыўных і ўстойлівых 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 паўторнай дыферэнцыяцыі ў клеткі з рознымі структурамі і функцыямі. Штучнае кандыцыянаванне такіх тотыпатэнтных клетак праз культуру раслінных тканак шырока выкарыстоўваецца для аховы раслін, селекцыі, вытворчасці трансгенных відаў і ў навукова-даследчых мэтах. Традыцыйна культура тканін для рэгенерацыі раслін патрабуе выкарыстання рэгулятараў росту раслін (GGR), такіх як аўксіны і цытакініны, для кантролю дыферэнцыяцыі клетак. Аднак аптымальныя гарманальныя ўмовы могуць істотна адрознівацца ў залежнасці ад віду расліны, умоў культуры і тыпу тканіны. Такім чынам, стварэнне аптымальных умоў разведкі можа быць працаёмкай і працаёмкай задачай.
Каб пераадолець гэтую праблему, дацэнт Тамока Ікава разам з дацэнтам Маі Ф. Мінамікава з Універсітэта Чыба, прафесарам Хітосі Сакакібара з Вышэйшай школы біяаграрных навук Універсітэта Нагоя і Мікіка Коджыма, экспертам-тэхнікам з RIKEN CSRS, распрацавалі ўніверсальны метад для кантролю раслін праз рэгуляванне. Экспрэсія "рэгуляваных развіццём" (DR) генаў дыферэнцыяцыі клетак для дасягнення рэгенерацыі раслін. Апублікаваны ў томе 15 Frontiers in Plant Science 3 красавіка 2024 г., доктар Ікава прадставіў дадатковую інфармацыю аб іх даследчай працы, заявіўшы: «Наша сістэма не выкарыстоўвае знешнія PGR, а замест гэтага выкарыстоўвае гены фактараў транскрыпцыі для кантролю дыферэнцыяцыі клетак. падобныя на плюрыпатэнтныя клеткі, індукаваныя ў млекакормячых».
Даследчыкі эктопічна экспрэсіравалі два гены DR, BABY BOOM (BBM) і WUSCHEL (WUS), з Arabidopsis thaliana (выкарыстоўванага ў якасці мадэльнай расліны) і вывучылі іх уплыў на дыферэнцыяцыю тканкавых культур тытуню, салаты і петуніі. BBM кадуе фактар транскрыпцыі, які рэгулюе развіццё эмбрыёна, тады як WUS кадуе фактар транскрыпцыі, які падтрымлівае ідэнтычнасць ствалавых клетак у вобласці апікальнай мерыстэмы парастка.
Іх эксперыменты паказалі, што адной толькі экспрэсіі Arabidopsis BBM або WUS недастаткова для індукцыі дыферэнцыяцыі клетак у тканінах тытунёвага лісця. Наадварот, сумесная экспрэсія функцыянальна ўзмоцненага BBM і функцыянальна мадыфікаванага WUS выклікае паскораны фенатып аўтаномнай дыферэнцыяцыі. Без выкарыстання ПЦР трансгенныя клеткі лісця дыферэнцаваліся ў каллюс (неарганізаваную клеткавую масу), зялёныя органападобныя структуры і дадатковыя ныркі. Колькасны аналіз палімеразнай ланцуговай рэакцыі (кПЦР), метад, які выкарыстоўваецца для колькаснай ацэнкі транскрыптаў генаў, паказаў, што экспрэсія Arabidopsis BBM і WUS карэлюе з адукацыяй трансгенных каллусов і ўцёкаў.
Улічваючы вырашальную ролю фітагармонаў у дзяленні і дыферэнцыяцыі клетак, даследчыкі колькасна ацанілі ўзроўні шасці фітагармонаў, а менавіта аўксіну, цытакініна, абсцызавай кіслаты (ABA), гібераліну (GA), жасмонавай кіслаты (JA), саліцылавай кіслаты (SA) і яе метабалітаў у трансгенных раслінных культурах. Іх вынікі паказалі, што ўзроўні актыўнага аўксіну, цытакініну, АБК і неактыўнага ГА павялічваюцца па меры дыферэнцыяцыі клетак у органы, падкрэсліваючы іх ролю ў дыферэнцыяцыі раслінных клетак і арганагенезе.
Акрамя таго, даследчыкі выкарысталі транскриптомы секвенирования РНК, метад якаснага і колькаснага аналізу экспрэсіі генаў, для ацэнкі мадэляў экспрэсіі генаў у трансгенных клетках, якія дэманструюць актыўную дыферэнцыяцыю. Іх вынікі паказалі, што гены, звязаныя з праліферацыяй клетак і аўксінам, былі ўзбагачаны дыферэнцыяльна рэгуляванымі генамі. Далейшае даследаванне з выкарыстаннем кПЦР паказала, што трансгенныя клеткі павялічылі або паменшылі экспрэсію чатырох генаў, у тым ліку генаў, якія рэгулююць дыферэнцыяцыю раслінных клетак, метабалізм, арганагенез і адказ на аўксін.
У цэлым гэтыя вынікі паказваюць новы і універсальны падыход да рэгенерацыі раслін, які не патрабуе вонкавага прымянення ПЦР. Акрамя таго, сістэма, выкарыстаная ў гэтым даследаванні, можа палепшыць наша разуменне фундаментальных працэсаў дыферэнцыяцыі раслінных клетак і палепшыць біятэхналагічны адбор карысных відаў раслін.
Падкрэсліваючы патэнцыйныя магчымасці прымянення сваёй працы, доктар Ікава сказаў: «Сістэма, пра якую паведамляецца, можа палепшыць селекцыю раслін, забяспечваючы інструмент для індукцыі клеткавай дыферэнцыяцыі клетак трансгенных раслін без неабходнасці ПЦР. Такім чынам, перш чым трансгенныя расліны будуць прыняты ў якасці прадукцыі, грамадства паскорыць селекцыю раслін і знізіць звязаныя з гэтым вытворчыя выдаткі».
Пра дацэнта Тамока Ігава Доктар Тамока Ікава з'яўляецца дацэнтам Вышэйшай школы садаводства Цэнтра малекулярных навук аб раслінах і Цэнтра даследаванняў касмічнай сельскай гаспадаркі і садаводства Універсітэта Чыба, Японія. Яе навуковыя інтарэсы ўключаюць палавое размнажэнне і развіццё раслін і біятэхналогіі раслін. 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 біятэхналогіі раслін, Батанічнага таварыства Японіі, Японскага таварыства селекцыі раслін, Японскага таварыства фізіёлагаў раслін і Міжнароднага таварыства па вывучэнні палавога размнажэння раслін.
Аўтаномная дыферэнцыяцыя трансгенных клетак без вонкавага выкарыстання гармонаў: экспрэсія эндагенных генаў і паводзіны фітогормоны
Аўтары заяўляюць, што даследаванне было праведзена ў адсутнасць якіх-небудзь камерцыйных або фінансавых адносін, якія маглі б быць вытлумачаны як патэнцыяльны канфлікт інтарэсаў.
Адмова ад адказнасці: AAAS і EurekAlert не нясуць адказнасці за дакладнасць прэс-рэлізаў, апублікаваных на EurekAlert! Любое выкарыстанне інфармацыі арганізацыяй, якая прадстаўляе інфармацыю, або праз сістэму EurekAlert.
Час публікацыі: 22 жніўня 2024 г