Gambar: Métode tradisional pikeun régenerasi tutuwuhan merlukeun panggunaan pangatur pertumbuhan tutuwuhan sapertos hormon, anu tiasa spésifik spésiés sareng intensif tanaga gawé. Dina hiji panilitian anyar, para ilmuwan parantos ngembangkeun sistem régenerasi tutuwuhan anyar ku cara ngatur fungsi sareng éksprési gén anu kalibet dina dediferensiasi (proliferasi sél) sareng rediferensiasi (organogenesis) sél tutuwuhan. Tingali deui
Métode regenerasi tutuwuhan tradisional merlukeun panggunaanpangatur tumuwuhna tutuwuhansapertoshormons, anu tiasa spésifik spésiés sareng intensif tanaga gawé. Dina hiji panilitian anyar, para ilmuwan parantos ngembangkeun sistem régenerasi pepelakan anyar ku cara ngatur fungsi sareng éksprési gén anu kalibet dina dediferensiasi (proliferasi sél) sareng rediferensiasi (organogenesis) sél pepelakan.
Tutuwuhan parantos janten sumber utama dahareun pikeun sasatoan sareng manusa salami mangtaun-taun. Salian ti éta, pepelakan dianggo pikeun ngekstrak rupa-rupa sanyawa farmasi sareng terapi. Nanging, panggunaan anu salah sareng paménta dahareun anu ningkat nunjukkeun kabutuhan metode beternak pepelakan énggal. Kamajuan dina biotéhnologi pepelakan tiasa ngabéréskeun kakurangan pangan ka hareup ku cara ngahasilkeun pepelakan anu dirobih sacara genetik (GM) anu langkung produktif sareng tahan kana parobahan iklim.
Sacara alami, pepelakan tiasa ngahasilkeun deui pepelakan anu anyar tina hiji sél "totipoten" (sél anu tiasa ngahasilkeun sababaraha jinis sél) ku cara dédiferensiasi sareng rédiferensiasi kana sél kalayan struktur sareng fungsi anu béda. Pangondisian jieunan sél totipoten 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 régenerasi pepelakan meryogikeun panggunaan pangatur pertumbuhan pepelakan (GGR), sapertos auksin sareng sitokinin, pikeun ngontrol diferensiasi sél. Nanging, kaayaan hormonal anu optimal tiasa bénten-bénten sacara signifikan gumantung kana spésiés pepelakan, kaayaan kultur sareng jinis jaringan. Ku alatan éta, nyiptakeun kaayaan éksplorasi anu optimal tiasa janten tugas anu nyéépkeun waktos sareng intensif tanaga.
Pikeun ngungkulan masalah ieu, Profesor Madya Tomoko Ikawa, sareng Profesor Madya Mai F. Minamikawa ti Universitas Chiba, Profesor Hitoshi Sakakibara ti Sakola Pascasarjana Élmu Bio-Tatanén Universitas Nagoya sareng Mikiko Kojima, téknisi ahli ti RIKEN CSRS, ngembangkeun metode universal pikeun kontrol pepelakan ngalangkungan régulasi. Éksprési gén diferensiasi sél "diatur sacara perkembangan" (DR) pikeun ngahontal régenerasi pepelakan. Diterbitkeun dina Volume 15 Frontiers in Plant Science dina 3 April 2024, Dr. Ikawa masihan inpormasi salajengna ngeunaan padamelan panilitianana, nyatakeun: "Sistem kami henteu nganggo PGR éksternal, tapi nganggo gén faktor transkripsi pikeun ngontrol diferensiasi sél. sami sareng sél pluripotén anu diinduksi dina mamalia."
Para panalungtik sacara éktopik ngébréhkeun dua gén DR, BABY BOOM (BBM) sareng WUSCHEL (WUS), tina Arabidopsis thaliana (anu dianggo salaku pepelakan modél) sareng nalungtik pangaruhna kana diferensiasi kultur jaringan bako, salada sareng petunia. BBM ngodekeun faktor transkripsi anu ngatur kamekaran émbrionik, sedengkeun WUS ngodekeun faktor transkripsi anu ngajaga idéntitas sél stém di daérah meristem apikal pucuk.
Ékspérimén-ékspérimén maranéhanana némbongkeun yén éksprési Arabidopsis BBM atawa WUS nyalira teu cukup pikeun ngainduksi diferensiasi sél dina jaringan daun bako. Sabalikna, koéksprési BBM anu ditingkatkeun sacara fungsional jeung WUS anu dimodifikasi sacara fungsional ngainduksi fenotipe diferensiasi otonom anu dipercepat. Tanpa ngagunakeun PCR, sél daun transgenik didiferensiasi jadi kalus (massa sél anu teu teratur), struktur kawas organ héjo, jeung kuncup adventif. Analisis réaksi ranté polimérase kuantitatif (qPCR), métode anu dipaké pikeun ngitung transkrip gén, némbongkeun yén éksprési Arabidopsis BBM jeung WUS aya hubunganana jeung formasi kalus jeung pucuk transgenik.
Nginget peran penting fitohormon dina pambagian sareng diferensiasi sél, para panaliti ngitung kadar genep fitohormon, nyaéta auksin, sitokinin, asam absisat (ABA), giberelin (GA), asam jasmonat (JA), asam salisilat (SA) sareng metabolitna dina pepelakan transgenik. Hasilna nunjukkeun yén kadar auksin aktif, sitokinin, ABA, sareng GA anu teu aktip ningkat nalika sél diferensiasi janten organ, nyorot peranna dina diferensiasi sareng organogenesis sél pepelakan.
Salian ti éta, para panalungtik nganggo transkriptom sekuensing RNA, hiji metode pikeun analisis kualitatif sareng kuantitatif éksprési gén, pikeun meunteun pola éksprési gén dina sél transgenik anu 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 ningkatkeun atanapi ngirangan éksprési opat gén, kalebet gén anu ngatur diferensiasi sél tutuwuhan, métabolisme, organogenesis, sareng réspon auksin.
Sacara umum, hasil ieu ngungkabkeun pendekatan anyar sareng serbaguna pikeun regenerasi pepelakan anu henteu meryogikeun aplikasi PCR éksternal. Salian ti éta, sistem anu dianggo dina panilitian ieu tiasa ningkatkeun pamahaman urang ngeunaan prosés dasar diferensiasi sél pepelakan sareng ningkatkeun pilihan biotéhnologi spésiés pepelakan anu mangpaat.
Nyorot aplikasi poténsial tina karyana, Dr. Ikawa nyarios, "Sistem anu dilaporkeun tiasa ningkatkeun pemuliaan pepelakan ku cara nyayogikeun alat pikeun ngainduksi diferensiasi sélular sél pepelakan transgenik tanpa kedah PCR. Ku alatan éta, sateuacan pepelakan transgenik ditampi salaku produk, masarakat bakal ngagancangkeun pemuliaan pepelakan sareng ngirangan biaya produksi anu aya hubunganana."
Ngeunaan Profesor Madya Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa nyaéta asistén profesor di Sakola Pascasarjana Hortikultura, Pusat Élmu Tutuwuhan Molekuler, sareng Pusat Tatanén Luar Angkasa sareng Panalungtikan Hortikultura, Universitas Chiba, Jepang. Minat panalungtikan anjeunna kalebet réproduksi sareng pamekaran séksual pepelakan sareng biotéhnologi pepelakan. Karyana museur kana pamahaman mékanisme molekuler réproduksi séksual sareng diferensiasi sél pepelakan nganggo rupa-rupa sistem transgenik. Anjeunna gaduh 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 Sexual Reproduction.
Diferensiasi otonom sél transgenik tanpa panggunaan hormon éksternal: éksprési gén éndogén sareng paripolah fitohormon
Para panulis nyatakeun yén panalungtikan ieu dilaksanakeun tanpa ayana hubungan komérsial atanapi kauangan anu tiasa diinterpretasi salaku poténsi konflik kapentingan.
Bantahan: AAAS sareng EurekAlert henteu tanggung jawab kana akurasi siaran pers anu diterbitkeun dina EurekAlert! Sagala panggunaan inpormasi ku organisasi anu nyayogikeun inpormasi atanapi ngalangkungan sistem EurekAlert.
Waktos posting: 22 Agustus 2024