მკვლევარები ავითარებენ მცენარის რეგენერაციის ახალ მეთოდს იმ გენების ექსპრესიის რეგულირებით, რომლებიც აკონტროლებენ მცენარეთა უჯრედების დიფერენციაციას.

 გამოსახულება: მცენარეთა რეგენერაციის ტრადიციული მეთოდები მოითხოვს მცენარეთა ზრდის რეგულატორების გამოყენებას, როგორიცაა ჰორმონები, რომლებიც შეიძლება იყოს სახეობის სპეციფიკური და შრომატევადი. ახალ კვლევაში მეცნიერებმა შექმნეს მცენარეთა რეგენერაციის ახალი სისტემა, რომელიც არეგულირებს მცენარეთა უჯრედების დედიფერენციაციაში (უჯრედების გამრავლებას) და რედიფერენციაციაში (ორგანოგენეზი) ჩართული გენების ფუნქციისა და ექსპრესიის რეგულირებით. იხილეთ მეტი
მცენარეთა რეგენერაციის ტრადიციული მეთოდები მოითხოვს გამოყენებასმცენარეთა ზრდის რეგულატორებიროგორიცააჰორმონიs, რომელიც შეიძლება იყოს სახეობის სპეციფიკური და შრომატევადი. ახალ კვლევაში მეცნიერებმა შექმნეს მცენარეთა რეგენერაციის ახალი სისტემა, რომელიც არეგულირებს მცენარეთა უჯრედების დედიფერენციაციაში (უჯრედების გამრავლებას) და რედიფერენციაციაში (ორგანოგენეზი) ჩართული გენების ფუნქციისა და ექსპრესიის რეგულირებით.
მცენარეები მრავალი წლის განმავლობაში იყო ცხოველებისა და ადამიანების საკვების მთავარი წყარო. გარდა ამისა, მცენარეები გამოიყენება სხვადასხვა ფარმაცევტული და თერაპიული ნაერთების მოსაპოვებლად. თუმცა, მათი ბოროტად გამოყენება და მზარდი მოთხოვნა საკვებზე ხაზს უსვამს მცენარეთა მოშენების ახალი მეთოდების საჭიროებას. მცენარეთა ბიოტექნოლოგიის მიღწევებმა შეიძლება მოაგვაროს მომავალი საკვების დეფიციტი გენმოდიფიცირებული (GM) მცენარეების წარმოებით, რომლებიც უფრო პროდუქტიული და გამძლეა კლიმატის ცვლილების მიმართ.
ბუნებრივია, მცენარეებს შეუძლიათ აღადგინონ სრულიად ახალი მცენარეები ერთი "ტოტიპოტენტური" უჯრედიდან (უჯრედი, რომელსაც შეუძლია მრავალი ტიპის უჯრედის წარმოქმნა) სხვადასხვა სტრუქტურისა და ფუნქციის მქონე უჯრედებად დედიფერენციაციისა და რედიფერენციაციის გზით. ასეთი ტოტიპოტენტური უჯრედების ხელოვნური კონდიცირება მცენარეთა ქსოვილის კულტურის მეშვეობით ფართოდ გამოიყენება მცენარეთა დაცვის, მოშენების, ტრანსგენური სახეობების წარმოებისთვის და სამეცნიერო კვლევის მიზნებისთვის. ტრადიციულად, ქსოვილის კულტურა მცენარეთა რეგენერაციისთვის მოითხოვს მცენარეთა ზრდის რეგულატორების (GGRs) გამოყენებას, როგორიცაა აუქსინები და ციტოკინინები, უჯრედების დიფერენციაციის გასაკონტროლებლად. თუმცა, ოპტიმალური ჰორმონალური პირობები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს მცენარის სახეობის, კულტურის პირობებისა და ქსოვილის ტიპის მიხედვით. ამიტომ, საძიებო ოპტიმალური პირობების შექმნა შეიძლება იყოს შრომატევადი და შრომატევადი ამოცანა.
ამ პრობლემის დასაძლევად, ასოცირებულმა პროფესორმა ტომოკო იკავამ, ასოცირებულ პროფესორ მაი ფ. მინამიკავასთან ერთად ჩიბას უნივერსიტეტიდან, პროფესორმა ჰიტოში საკაკიბარამ ნაგოიას უნივერსიტეტის ბიო-სოფლის მეურნეობის მეცნიერებათა ასპირანტმა და მიკიკო კოჯიმამ, ექსპერტ ტექნიკოსმა RIKEN CSRS მცენარეთა კონტროლის უნივერსალური მეთოდით შეიმუშავეს. "განვითარებით რეგულირებული" (DR) უჯრედების დიფერენციაციის გენების გამოხატვა მცენარეთა რეგენერაციის მისაღწევად. 2024 წლის 3 აპრილს გამოქვეყნებულმა ტომმა Frontiers in Plant Science-ში, დოქტორმა იკავამ მოგვაწოდა დამატებითი ინფორმაცია მათი კვლევითი სამუშაოების შესახებ და აღნიშნა: „ჩვენი სისტემა არ იყენებს გარე PGR-ებს, არამედ იყენებს ტრანსკრიფციის ფაქტორების გენებს უჯრედების დიფერენციაციის გასაკონტროლებლად.
მკვლევარებმა ექტოპიურად გამოხატეს ორი DR გენი, BABY BOOM (BBM) და WUSCHEL (WUS), Arabidopsis thaliana-დან (გამოიყენეს როგორც სამოდელო მცენარე) და შეისწავლეს მათი გავლენა თამბაქოს, სალათის ფურცლისა და პეტუნიის ქსოვილოვანი კულტურის დიფერენციაციაზე. BBM აკოდირებს ტრანსკრიფციის ფაქტორს, რომელიც არეგულირებს ემბრიონულ განვითარებას, ხოლო WUS აკოდირებს ტრანსკრიფციის ფაქტორს, რომელიც ინარჩუნებს ღეროვანი უჯრედების იდენტურობას ყლორტის აპიკალური მერისტემის რეგიონში.
მათმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მარტო Arabidopsis BBM ან WUS-ის გამოხატვა საკმარისი არ არის თამბაქოს ფოთლის ქსოვილში უჯრედების დიფერენციაციის გამოსაწვევად. ამის საპირისპიროდ, ფუნქციურად გაძლიერებული BBM და ფუნქციურად მოდიფიცირებული WUS-ის თანაგამოხატვა იწვევს დაჩქარებულ ავტონომიურ დიფერენციაციის ფენოტიპს. PCR-ის გამოყენების გარეშე, ფოთლის ტრანსგენური უჯრედები დიფერენცირებულია კალიუსად (უჯრედულ დეზორგანიზებულ მასად), მწვანე ორგანოს მსგავს სტრუქტურებად და შემთხვევით კვირტებად. რაოდენობრივი პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციის (qPCR) ანალიზი, მეთოდი, რომელიც გამოიყენება გენის ტრანსკრიპტების რაოდენობრივად დასადგენად, აჩვენა, რომ Arabidopsis BBM და WUS ექსპრესია კორელაციაშია ტრანსგენური კალიებისა და ყლორტების წარმოქმნასთან.
უჯრედების გაყოფასა და დიფერენციაციაში ფიტოჰორმონების გადამწყვეტი როლის გათვალისწინებით, მკვლევარებმა რაოდენობრივად შეაფასეს ექვსი ფიტოჰორმონის დონეები, კერძოდ, აუქსინი, ციტოკინინი, აბსცინის მჟავა (ABA), გიბერელინი (GA), ჟასმონის მჟავა (JA), სალიცილის მჟავა (SA) და მისი მცენარეული მეტაბოლიტები ტრანსგენში. მათმა შედეგებმა აჩვენა, რომ აქტიური აუქსინის, ციტოკინინის, ABA და არააქტიური GA დონეები იზრდება, როდესაც უჯრედები დიფერენცირდებიან ორგანოებად, რაც ხაზს უსვამს მათ როლს მცენარეთა უჯრედების დიფერენციაციასა და ორგანოგენეზში.
გარდა ამისა, მკვლევარებმა გამოიყენეს რნმ-ის თანმიმდევრობის ტრანსკრიპტომები, გენის ექსპრესიის ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდი, რათა შეეფასებინათ გენის ექსპრესიის ნიმუშები ტრანსგენურ უჯრედებში, რომლებიც აჩვენებენ აქტიურ დიფერენციაციას. მათმა შედეგებმა აჩვენა, რომ გენები, რომლებიც დაკავშირებულია უჯრედების პროლიფერაციასთან და აუქსინთან, გამდიდრდა დიფერენციალურად რეგულირებადი გენებით. qPCR-ის გამოყენებით შემდგომმა გამოკვლევამ აჩვენა, რომ ტრანსგენურ უჯრედებს ჰქონდათ გაზრდილი ან შემცირებული ოთხი გენის გამოხატულება, მათ შორის გენები, რომლებიც არეგულირებენ მცენარეთა უჯრედების დიფერენციაციას, მეტაბოლიზმს, ორგანოგენეზს და აუქსინის რეაქციას.
საერთო ჯამში, ეს შედეგები ავლენს ახალ და მრავალმხრივ მიდგომას მცენარის რეგენერაციის მიმართ, რომელიც არ საჭიროებს PCR-ის გარე გამოყენებას. გარდა ამისა, ამ კვლევაში გამოყენებულ სისტემას შეუძლია გააუმჯობესოს ჩვენი გაგება მცენარეთა უჯრედების დიფერენციაციის ფუნდამენტური პროცესების შესახებ და გააუმჯობესოს მცენარეთა სასარგებლო სახეობების ბიოტექნოლოგიური შერჩევა.
ხაზს უსვამს მისი ნამუშევრის პოტენციურ გამოყენებას, დოქტორმა იკავამ თქვა: "მოხსენებულ სისტემას შეუძლია გააუმჯობესოს მცენარეთა მოშენება ტრანსგენური მცენარეული უჯრედების უჯრედული დიფერენციაციის ინდუცირებით PCR-ის გარეშე. ამიტომ, სანამ ტრანსგენური მცენარეები მიიღება პროდუქტად, საზოგადოება დააჩქარებს მცენარეთა მოშენებას და შეამცირებს წარმოების ხარჯებს."
ასოცირებული პროფესორის ტომოკო იგავას შესახებ დოქტორი ტომოკო იკავა არის ასისტენტ პროფესორი მებაღეობის უმაღლესი სკოლის, მოლეკულური მცენარეების მეცნიერებების ცენტრისა და კოსმოსური სოფლის მეურნეობისა და მებაღეობის კვლევის ცენტრის ჩიბას უნივერსიტეტში, იაპონია. მისი კვლევითი ინტერესები მოიცავს მცენარეთა სექსუალურ რეპროდუქციას და განვითარებას და მცენარეთა ბიოტექნოლოგიას. მისი ნამუშევარი ფოკუსირებულია სქესობრივი გამრავლების მოლეკულური მექანიზმებისა და მცენარეთა უჯრედების დიფერენციაციის გაგებაზე სხვადასხვა ტრანსგენური სისტემების გამოყენებით. მას აქვს რამდენიმე პუბლიკაცია ამ სფეროებში და არის იაპონიის მცენარეთა ბიოტექნოლოგიის საზოგადოების, იაპონიის ბოტანიკური საზოგადოების, იაპონიის მცენარეთა მოშენების საზოგადოების, მცენარეთა ფიზიოლოგთა იაპონური საზოგადოების და მცენარეთა სქესობრივი რეპროდუქციის შესწავლის საერთაშორისო საზოგადოების წევრი.
ტრანსგენური უჯრედების ავტონომიური დიფერენციაცია ჰორმონების გარეგანი გამოყენების გარეშე: ენდოგენური გენების გამოხატვა და ფიტოჰორმონების ქცევა
ავტორები აცხადებენ, რომ კვლევა ჩატარდა რაიმე კომერციული ან ფინანსური ურთიერთობების არარსებობის პირობებში, რაც შეიძლება ჩაითვალოს ინტერესთა პოტენციურ კონფლიქტად.
პასუხისმგებლობის შეზღუდვა: AAAS და EurekAlert არ არიან პასუხისმგებელი EurekAlert-ზე გამოქვეყნებული პრესრელიზების სიზუსტეზე! ინფორმაციის ნებისმიერი გამოყენება ინფორმაციის მიმწოდებელი ორგანიზაციის ან EurekAlert სისტემის მეშვეობით.