Gambar: Métode tradisional regenerasi tutuwuhan merlukeun pamakéan régulator tumuwuh tutuwuhan kayaning hormon, nu bisa spésifik spésifik jeung padat karya. Dina ulikan anyar, élmuwan geus ngembangkeun hiji sistem regenerasi tutuwuhan anyar ku ngatur fungsi jeung ekspresi gén aub dina dedifferentiation (proliferasi sél) jeung redifferentiation (organogenesis) sél tutuwuhan. Tingali deui
Métode tradisional regenerasi tutuwuhan merlukeun pamakéanrégulator tumuwuh tutuwuhansapertoshormons, anu tiasa spésifik spésifik sareng padat karya. Dina ulikan anyar, élmuwan geus ngembangkeun hiji sistem regenerasi tutuwuhan anyar ku ngatur fungsi jeung ekspresi gén aub dina dedifferentiation (proliferasi sél) jeung redifferentiation (organogenesis) sél tutuwuhan.
Tutuwuhan geus jadi sumber utama kadaharan pikeun sato jeung manusa salila sababaraha taun. Sajaba ti éta, tutuwuhan dipaké pikeun nimba rupa-rupa sanyawa farmasi sarta terapi. Sanajan kitu, nyalahgunakeun maranéhanana sarta tumuwuhna paménta pikeun kadaharan nyorot kabutuhan métode beternak tutuwuhan anyar. Kamajuan biotéhnologi tutuwuhan bisa ngajawab kakurangan pangan nu bakal datang ku ngahasilkeun tutuwuhan dirobah genetik (GM) nu leuwih produktif tur tahan ka parobahan iklim.
Alami, tutuwuhan bisa baranahan tutuwuhan sagemblengna anyar tina hiji "totipotent" sél tunggal (sél nu bisa ngahasilkeun sababaraha jenis sél) ku dedifferentiating na reddifferentiating kana sél mibanda struktur jeung fungsi béda. Pangudar jieunan sél totipotén sapertos kitu ngalangkungan kultur jaringan pepelakan seueur dianggo pikeun panyalindungan pepelakan, beternak, produksi spésiés transgenik sareng pikeun tujuan panalungtikan ilmiah. Sacara tradisional, kultur jaringan pikeun regenerasi tutuwuhan merlukeun pamakéan regulator pertumbuhan tutuwuhan (GGRs), kayaning auksin jeung sitokinin, pikeun ngadalikeun diferensiasi sél. Nanging, kaayaan hormonal anu optimal tiasa béda-béda sacara signifikan gumantung kana spésiés pepelakan, kaayaan budaya sareng jinis jaringan. Ku alatan éta, nyiptakeun kaayaan éksplorasi optimal tiasa janten tugas anu nyéépkeun waktos sareng padat karya.
Pikeun ngungkulan masalah ieu, Associate Professor Tomoko Ikawa, babarengan jeung Associate Professor Mai F. Minamikawa ti Chiba University, Professor Hitoshi Sakakibara ti Nagoya University Graduate School of Bio-Agricultural Sciences jeung Mikiko Kojima, hiji teknisi ahli ti RIKEN CSRS, ngamekarkeun métode universal pikeun kontrol tutuwuhan ngaliwatan régulasi. Ekspresi gén diferensiasi sél "developmentally regulated" (DR) pikeun ngahontal regenerasi tutuwuhan. Diterbitkeun dina Jilid 15 of Frontiers in Plant Science on April 3, 2024, Dr. Ikawa nyayogikeun inpormasi langkung seueur ngeunaan karya panalungtikanana, nyatakeun: "Sistem kami henteu nganggo PGR éksternal, tapi nganggo gen faktor transkripsi pikeun ngontrol diferensiasi sél. sami sareng sél pluripotent anu diinduksi dina mamalia. "
Para panalungtik ectopically dikedalkeun dua gén DR, BABY BOOM (BBM) jeung WUSCHEL (WUS), ti Arabidopsis thaliana (dipaké salaku tutuwuhan model) jeung nalungtik pangaruh maranéhanana dina diferensiasi kultur jaringan tina bako, apu jeung petunia. BBM ngodekeun faktor transkripsi nu ngatur perkembangan embrionik, sedengkeun WUS nangkodkeun faktor transkripsi nu ngajaga identitas sél stem di wewengkon meristem apikal pucuk.
Ékspériménna nunjukkeun yén éksprési Arabidopsis BBM atanapi WUS waé henteu cekap pikeun nyababkeun diferensiasi sél dina jaringan daun bako. Kontras, éksprési BBM anu ditingkatkeun sacara fungsional sareng WUS anu dirobih sacara fungsional nyababkeun phenotype diferensiasi otonom anu gancangan. Tanpa ngagunakeun PCR, sél daun transgenik ngabédakeun kana kalus (massa sél teu teratur), struktur kawas organ héjo sareng kuncup adventif. Analisis réaksi ranté polimérase kuantitatif (qPCR), métode anu digunakeun pikeun ngitung transkrip gén, nunjukkeun yén Arabidopsis BBM sareng ekspresi WUS pakait sareng formasi calli sareng pucuk transgenik.
Mertimbangkeun peran krusial phytohormones dina division sél jeung diferensiasi, peneliti ngitung tingkat genep phytohormones, nyaéta auksin, sitokinin, asam absisat (ABA), gibberellin (GA), asam jasmonic (JA), asam salisilat (SA) jeung métabolit na dina pepelakan tutuwuhan transgenik. Hasilna nunjukkeun yén tingkat auksin aktif, sitokinin, ABA, sareng GA teu aktif ningkat nalika sél ngabédakeun kana organ, nyorot kalungguhanana dina diferensiasi sél tutuwuhan sareng organogenesis.
Sajaba ti éta, panalungtik ngagunakeun RNA sequencing transcriptomes, métode pikeun analisis kualitatif jeung kuantitatif éksprési gén, pikeun evaluate pola ekspresi gén dina sél transgenik némbongkeun diferensiasi aktif. Hasilna nunjukkeun yén gén anu aya hubunganana sareng proliferasi sél sareng auksin diperkaya ku gén anu diatur sacara béda. Pamariksaan salajengna nganggo qPCR ngungkabkeun yén sél transgenik parantos ningkat atanapi ngirangan ekspresi opat gén, kalebet gén anu ngatur diferensiasi sél tutuwuhan, métabolisme, organogenesis, sareng réspon auksin.
Gemblengna, hasil ieu nembongkeun pendekatan anyar jeung serbaguna pikeun regenerasi tutuwuhan nu teu merlukeun aplikasi éksternal PCR. Sajaba ti éta, sistem nu dipaké dina ulikan ieu bisa ngaronjatkeun pamahaman prosés dasar diferensiasi sél tutuwuhan jeung ningkatkeun pilihan biotéhnologis spésiés tutuwuhan mangpaat.
Nyorot aplikasi poténsial karyana, Dr Ikawa ngomong, "Sistem dilaporkeun bisa ngaronjatkeun pembibitan tutuwuhan ku nyadiakeun alat pikeun induksi diferensiasi sélular sél tutuwuhan transgenik tanpa merlukeun PCR. Ku alatan éta, saméméh tutuwuhan transgenik ditarima salaku produk, masarakat bakal nyepetkeun beternak tutuwuhan jeung ngurangan biaya produksi pakait."
Ngeunaan Profésor Madya Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa nyaéta asistén profésor di Pascasarjana Hortikultura, Puseur Élmu Tumbuhan Molekul, sareng Pusat Pertanian Angkasa sareng Panalungtikan Hortikultura, Universitas Chiba, Jepang. Kapentingan panalungtikan nya kaasup baranahan seksual tutuwuhan jeung ngembangkeun sarta biotéhnologi tutuwuhan. Karyana museurkeun kana pamahaman mékanisme molekular réproduksi seksual sareng diferensiasi sél tutuwuhan nganggo sababaraha sistem transgenik. Anjeunna ngagaduhan sababaraha publikasi dina widang ieu sareng mangrupikeun anggota Japan Society of Plant Biotechnology, Botanical Society of Japan, Japanese Plant Breeding Society, Japanese Society of Plant Physiologists, sareng International Society for the Study of Plant Reproduksi Seksual.
Diferensiasi otonom sél transgenik tanpa ngagunakeun hormon éksternal: éksprési gén endogen sareng paripolah phytohormones
Panulis nyatakeun yén panalungtikan dilaksanakeun dina henteuna hubungan komérsial atanapi kauangan anu tiasa ditaksir salaku konflik kapentingan poténsial.
Bantahan: AAAS sareng EurekAlert henteu tanggung jawab kana katepatan siaran pers anu diterbitkeun dina EurekAlert! Sagala pamakéan informasi ku organisasi nyadiakeun informasi atawa ngaliwatan sistem EurekAlert.
waktos pos: Aug-22-2024