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

 Imazhi: Metodat tradicionale të rigjenerimit të bimëve kërkojnë përdorimin e rregullatorëve të rritjes së bimëve, siç janë hormonet, të cilat mund të jenë specifike për speciet dhe që kërkojnë punë intensive. 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 dediferencimin (përhapjen e qelizave) dhe ridiferencimin (organogjenezën) e qelizave bimore. Shiko më shumë
Metodat tradicionale të rigjenerimit të bimëve kërkojnë përdorimin erregullatorët e rritjes së bimëvetë tilla sihormons, të cilat mund të jenë specifike për speciet dhe intensive për 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 dediferencimin (përhapjen e qelizave) dhe ridiferencimin (organogjenezën) e qelizave bimore.
Bimët kanë qenë burimi kryesor i ushqimit për kafshët dhe njerëzit për shumë vite. Përveç kësaj, bimët përdoren për nxjerrjen e komponimeve të ndryshme farmaceutike dhe terapeutike. Megjithatë, keqpërdorimi i tyre dhe kërkesa në rritje për ushqim nxjerr në pah nevojën për metoda të reja të mbarështimit të bimëve. Përparimet në bioteknologjinë e bimëve mund të zgjidhin mungesat e ardhshme të ushqimit duke prodhuar bimë të modifikuara gjenetikisht (GM) që janë më produktive dhe elastike 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 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), të tilla si auksinat dhe citokininat, për të kontrolluar diferencimin e qelizave. Megjithatë, kushtet optimale hormonale mund të ndryshojnë ndjeshëm në varësi të specieve të bimëve, 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, profesori i asociuar Tomoko Ikawa, së bashku me profesorin e asociuar Mai F. Minamikawa nga Universiteti Chiba, profesor Hitoshi Sakakibara nga Shkolla e Diplomuar e Shkencave Bio-Bujqësore të Universitetit Nagoya dhe Mikiko Kojima, një teknik ekspert nga RIKEN CSRS, zhvilluan një metodë universale rregulluese për kontrollin e bimëve. Shprehja e gjeneve të diferencimit të qelizave "të rregulluara nga zhvillimi" (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 thënë: "Sistemi ynë nuk përdor PGR-të e jashtme, por në vend të kësaj përdor gjenet e faktorit transkriptues për të kontrolluar diferencimin e qelizave. të ngjashme me qelizat pluripotente të shkaktuara te gjitarët."
Studiuesit shprehën në mënyrë ektopike dy gjene DR, BABY BOOM (BBM) dhe WUSCHEL (WUS), nga Arabidopsis thaliana (e përdorur si një bimë model) dhe ekzaminuan efektin e tyre në diferencimin e kulturës së indeve të duhanit, marules 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 vetëm shprehja e Arabidopsis BBM ose WUS nuk është e mjaftueshme për të nxitur diferencimin e qelizave në indet e gjetheve të duhanit. Në të kundërt, bashkëshprehja e BBM e përmirësuar funksionalisht dhe WUS e modifikuar funksionalisht shkakton një fenotip të përshpejtuar të diferencimit autonom. Pa përdorimin e PCR, qelizat transgjenike të gjetheve diferencohen në kallus (masë qelizore e 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 Arabidopsis BBM dhe WUS lidhej me formimin e kalleve dhe lastarëve transgjenikë.
Duke marrë parasysh rolin vendimtar të fitohormoneve në ndarjen dhe diferencimin e qelizave, studiuesit përcaktuan sasinë e niveleve të gjashtë fitohormoneve, përkatësisht aksinës, citokininës, acidit abscisik (ABA), giberelinës (GA), acidit jasmonik (JA), acidit salicilik (SA) dhe metabolitëve të tij bimorë në transgen. Rezultatet e tyre treguan se nivelet e auksinës aktive, citokininës, ABA dhe GA joaktive rriten ndërsa qelizat diferencohen në organe, duke theksuar rolin e tyre në diferencimin dhe organogjenezën e qelizave bimore.
Përveç kësaj, studiuesit përdorën transkriptomet e sekuencës së ARN-së, një metodë për analizën 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 proliferimin e qelizave dhe auksinën u pasuruan me gjene të rregulluara në mënyrë diferenciale. 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 e auksinës.
Në përgjithësi, këto rezultate zbulojnë një qasje të re dhe të gjithanshme për rigjenerimin e bimëve që nuk kërkon aplikim të jashtëm të PCR. Përveç kësaj, sistemi i përdorur në këtë studim mund të përmirësojë të kuptuarit tonë për proceset themelore të diferencimit të qelizave bimore dhe të përmirësojë përzgjedhjen bioteknologjike të specieve të dobishme bimore.
Duke theksuar aplikimet e mundshme të punës së tij, Dr. Ikawa tha: "Sistemi i raportuar mund të përmirësojë mbarështimin e bimëve duke ofruar një mjet për nxitjen e diferencimit 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 përkatëse të prodhimit."
Rreth Profesorit të Asociuar Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa është një profesor asistent në Shkollën e Diplomuar të Hortikulturës, Qendrën për Shkencat Molekulare të Bimëve dhe Qendrën për Kërkimin e Bujqësisë dhe Hortikulturës Hapësinore, Universiteti Chiba, Japoni. Interesat e saj kërkimore përfshijnë riprodhimin dhe zhvillimin seksual të bimëve dhe bioteknologjinë e bimëve. Puna e saj fokusohet në të kuptuarit 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 Shoqatës Japoneze të Bioteknologjisë së Bimëve, Shoqërisë Botanike të Japonisë, Shoqërisë Japoneze të Mbarështimit të Bimëve, Shoqatës Japoneze të Fiziologëve të Bimëve dhe Shoqatës 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 kërkimi është kryer në mungesë të ndonjë marrëdhënie 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 nëpërmjet sistemit EurekAlert.