Studiuesit po zhvillojnë një metodë të re të rigjenerimit të bimëve duke rregulluar shprehjen e gjeneve që kontrollojnë diferencimin e qelizave bimore.

 Imazh: Metodat tradicionale të rigjenerimit të bimëve kërkojnë përdorimin e rregullatorëve të rritjes së bimëve, siç janë hormonet, të cilët mund të jenë specifikë për speciet dhe të kërkojnë shumë punë. Në një studim të ri, shkencëtarët kanë zhvilluar një sistem të ri të rigjenerimit të bimëve duke rregulluar funksionin dhe shprehjen e gjeneve të përfshira në dediferencim (përhapjen e qelizave) dhe ridiferencim (organogjenezën) e qelizave bimore. Shiko më shumë
Metodat tradicionale të rigjenerimit të bimëve kërkojnë përdorimin erregullatorët e rritjes së bimëvesiç ështëhormons, të cilat mund të jenë specifike për speciet dhe të kërkojnë shumë punë. Në një studim të ri, shkencëtarët kanë zhvilluar një sistem të ri rigjenerimi të bimëve duke rregulluar funksionin dhe shprehjen e gjeneve të përfshira në dediferencim (përhapjen e qelizave) dhe ridiferencim (organogjenezën) e qelizave bimore.
Bimët kanë qenë burimi kryesor i ushqimit për kafshët dhe njerëzit për shumë vite. Përveç kësaj, bimët përdoren për të nxjerrë përbërës të ndryshëm farmaceutikë dhe terapeutikë. Megjithatë, keqpërdorimi i tyre dhe kërkesa në rritje për ushqim nxjerrin në pah nevojën për metoda të reja të mbarështimit të bimëve. Përparimet në bioteknologjinë e bimëve mund të zgjidhin mungesat e ushqimit në të ardhmen duke prodhuar bimë të modifikuara gjenetikisht (GM) që janë më produktive dhe rezistente ndaj ndryshimeve klimatike.
Natyrisht, bimët mund të rigjenerojnë bimë krejtësisht të reja nga një qelizë e vetme "totipotente" (një qelizë që mund të krijojë lloje të shumta qelizash) duke u dediferencuar dhe ridiferencuar në qeliza me struktura dhe funksione të ndryshme. Kushtëzimi artificial i qelizave të tilla totipotente përmes kulturës së indeve bimore përdoret gjerësisht për mbrojtjen e bimëve, mbarështimin, prodhimin e specieve transgjenike dhe për qëllime kërkimore shkencore. Tradicionalisht, kultura e indeve për rigjenerimin e bimëve kërkon përdorimin e rregullatorëve të rritjes së bimëve (GGR), siç janë auksinat dhe citokininat, për të kontrolluar diferencimin e qelizave. Megjithatë, kushtet optimale hormonale mund të ndryshojnë ndjeshëm në varësi të specieve bimore, kushteve të kulturës dhe llojit të indeve. Prandaj, krijimi i kushteve optimale të eksplorimit mund të jetë një detyrë që kërkon kohë dhe punë intensive.
Për të kapërcyer këtë problem, Profesoresha e Asociuar Tomoko Ikawa, së bashku me Profesoreshën e Asociuar Mai F. Minamikawa nga Universiteti Chiba, Profesor Hitoshi Sakakibara nga Shkolla e Lartë e Shkencave Bio-Bujqësore e Universitetit Nagoya dhe Mikiko Kojima, një teknik ekspert nga RIKEN CSRS, zhvilluan një metodë universale për kontrollin e bimëve përmes rregullimit. Shprehja e gjeneve të diferencimit qelizor "të rregulluara në mënyrë zhvillimore" (DR) për të arritur rigjenerimin e bimëve. Botuar në Vëllimin 15 të Frontiers in Plant Science më 3 prill 2024, Dr. Ikawa dha informacione të mëtejshme rreth punës së tyre kërkimore, duke deklaruar: "Sistemi ynë nuk përdor PGR të jashtme, por në vend të kësaj përdor gjene të faktorit të transkriptimit për të kontrolluar diferencimin qelizor. të ngjashme me qelizat pluripotente të induktuara te gjitarët."
Studiuesit shprehën në mënyrë ektopike dy gjene DR, BABY BOOM (BBM) dhe WUSCHEL (WUS), nga Arabidopsis thaliana (e përdorur si bimë model) dhe shqyrtuan efektin e tyre në diferencimin e kulturës së indeve të duhanit, marule dhe petunisë. BBM kodon një faktor transkriptimi që rregullon zhvillimin embrional, ndërsa WUS kodon një faktor transkriptimi që ruan identitetin e qelizave staminale në rajonin e meristemit apikal të kërcellit.
Eksperimentet e tyre treguan se shprehja e BBM ose WUS të Arabidopsis vetëm nuk është e mjaftueshme për të nxitur diferencimin qelizor në indin e gjethes së duhanit. Në të kundërt, bashkëshprehja e BBM të përmirësuar funksionalisht dhe WUS të modifikuar funksionalisht shkakton një fenotip të përshpejtuar të diferencimit autonom. Pa përdorimin e PCR, qelizat transgjenike të gjetheve diferencoheshin në kallus (masë qelizore të çorganizuar), struktura të gjelbra të ngjashme me organet dhe sytha të rastësishëm. Analiza sasiore e reaksionit zinxhir të polimerazës (qPCR), një metodë e përdorur për të përcaktuar sasinë e transkripteve të gjeneve, tregoi se shprehja e BBM dhe WUS të Arabidopsis korrelonte me formimin e kalluseve dhe lastarëve transgjenikë.
Duke marrë parasysh rolin vendimtar të fitohormoneve në ndarjen dhe diferencimin qelizor, studiuesit përcaktuan nivelet e gjashtë fitohormoneve, përkatësisht auksinës, citokininës, acidit abscisik (ABA), giberelinës (GA), acidit jasmonik (JA), acidit salicilik (SA) dhe metabolitëve të tij në kulturat bimore transgjenike. Rezultatet e tyre treguan se nivelet e auksinës aktive, citokininës, ABA-së dhe GA joaktive rriten ndërsa qelizat diferencohen në organe, duke theksuar rolet e tyre në diferencimin dhe organogjenezën e qelizave bimore.
Përveç kësaj, studiuesit përdorën transkriptomet e sekuencimit të ARN-së, një metodë për analizë cilësore dhe sasiore të shprehjes së gjeneve, për të vlerësuar modelet e shprehjes së gjeneve në qelizat transgjenike që shfaqin diferencim aktiv. Rezultatet e tyre treguan se gjenet që lidhen me përhapjen e qelizave dhe auksinën ishin të pasuruara me gjene të rregulluara në mënyrë të ndryshme. Ekzaminimi i mëtejshëm duke përdorur qPCR zbuloi se qelizat transgjenike kishin rritur ose ulur shprehjen e katër gjeneve, duke përfshirë gjenet që rregullojnë diferencimin e qelizave bimore, metabolizmin, organogjenezën dhe përgjigjen ndaj auksinës.
Në përgjithësi, këto rezultate zbulojnë një qasje të re dhe të gjithanshme ndaj rigjenerimit të bimëve që nuk kërkon aplikim të jashtëm të PCR. Përveç kësaj, sistemi i përdorur në këtë studim mund të përmirësojë kuptimin tonë të proceseve themelore të diferencimit të qelizave bimore dhe të përmirësojë përzgjedhjen bioteknologjike të specieve të dobishme bimore.
Duke theksuar zbatimet e mundshme të punës së tij, Dr. Ikawa tha: “Sistemi i raportuar mund të përmirësojë mbarështimin e bimëve duke ofruar një mjet për të nxitur diferencimin qelizor të qelizave bimore transgjenike pa nevojën për PCR. Prandaj, përpara se bimët transgjenike të pranohen si produkte, shoqëria do të përshpejtojë mbarështimin e bimëve dhe do të zvogëlojë kostot e prodhimit që lidhen me të.”
Rreth Profesoreshës së Asociuar Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa është profesoreshë asistente në Shkollën Pasuniversitare të Hortikulturës, Qendrën për Shkencat Molekulare të Bimëve dhe Qendrën për Bujqësi Hapësinore dhe Kërkime në Hortikulturë, Universiteti Chiba, Japoni. Interesat e saj kërkimore përfshijnë riprodhimin dhe zhvillimin seksual të bimëve dhe bioteknologjinë e bimëve. Puna e saj përqendrohet në kuptimin e mekanizmave molekularë të riprodhimit seksual dhe diferencimit të qelizave bimore duke përdorur sisteme të ndryshme transgjenike. Ajo ka disa botime në këto fusha dhe është anëtare e Shoqërisë Japoneze të Bioteknologjisë së Bimëve, Shoqërisë Botanike të Japonisë, Shoqërisë Japoneze të Mbarështimit të Bimëve, Shoqërisë Japoneze të Fiziologëve të Bimëve dhe Shoqërisë Ndërkombëtare për Studimin e Riprodhimit Seksual të Bimëve.
Diferencimi autonom i qelizave transgjenike pa përdorim të jashtëm të hormoneve: shprehja e gjeneve endogjene dhe sjellja e fitohormoneve
Autorët deklarojnë se hulumtimi është kryer në mungesë të ndonjë marrëdhënieje tregtare ose financiare që mund të interpretohet si një konflikt i mundshëm interesi.
Mohim përgjegjësie: AAAS dhe EurekAlert nuk janë përgjegjës për saktësinë e njoftimeve për shtyp të publikuara në EurekAlert! Çdo përdorim i informacionit nga organizata që ofron informacionin ose përmes sistemit EurekAlert.