Tasvir: O'simliklarni qayta tiklashning an'anaviy usullari turlarga xos va mehnat talab qiladigan gormonlar kabi o'simliklarning o'sishini tartibga soluvchi vositalardan foydalanishni talab qiladi. Yangi tadqiqotda olimlar o'simlik hujayralarining dedifferentsiatsiyasi (hujayra proliferatsiyasi) va qayta differentsiatsiyasi (organogenez) bilan bog'liq genlarning funktsiyasi va ifodasini tartibga solish orqali yangi o'simliklarni qayta tiklash tizimini ishlab chiqdilar. Batafsil ma'lumot
O'simliklarni qayta tiklashning an'anaviy usullari quyidagilardan foydalanishni talab qiladio'simliklarning o'sish regulyatorlarikabigormons, bu turlarga xos va mehnat talab qiladigan bo'lishi mumkin. Yangi tadqiqotda olimlar o'simlik hujayralarining dedifferentsiatsiyasi (hujayra proliferatsiyasi) va redifferentsiatsiyasi (organogenez) bilan bog'liq genlarning funktsiyasi va ifodasini tartibga solish orqali o'simliklarni qayta tiklashning yangi tizimini ishlab chiqdilar.
O'simliklar ko'p yillar davomida hayvonlar va odamlar uchun asosiy oziq-ovqat manbai bo'lib kelgan. Bundan tashqari, o'simliklar turli xil farmatsevtik va terapevtik birikmalarni ajratib olish uchun ishlatiladi. Biroq, ularning noto'g'ri ishlatilishi va oziq-ovqatga bo'lgan talabning ortishi yangi o'simliklarni ko'paytirish usullariga ehtiyojni ta'kidlaydi. O'simliklar biotexnologiyasidagi yutuqlar kelajakdagi oziq-ovqat tanqisligini iqlim o'zgarishiga chidamli va serhosilroq bo'lgan genetik modifikatsiyalangan (GM) o'simliklarni ishlab chiqarish orqali hal qilishi mumkin.
Tabiiyki, o'simliklar bitta "totipotent" hujayradan (bir nechta hujayra turlarini keltirib chiqaradigan hujayra) butunlay yangi o'simliklarni turli tuzilish va funktsiyalarga ega hujayralarga ajratish va qayta ajratish orqali qayta tiklashi mumkin. Bunday totipotent hujayralarni o'simlik to'qimasi madaniyati orqali sun'iy ravishda konditsionerlash o'simliklarni himoya qilish, ko'paytirish, transgen turlarni ishlab chiqarish va ilmiy tadqiqot maqsadlarida keng qo'llaniladi. An'anaga ko'ra, o'simliklarni qayta tiklash uchun to'qima madaniyati hujayra differentsiatsiyasini nazorat qilish uchun auksinlar va sitokininlar kabi o'simliklarning o'sish regulyatorlaridan (GGR) foydalanishni talab qiladi. Biroq, optimal gormonal sharoitlar o'simlik turiga, madaniyat sharoitlariga va to'qima turiga qarab sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Shuning uchun, optimal tadqiqot sharoitlarini yaratish vaqt talab qiladigan va mehnat talab qiladigan vazifa bo'lishi mumkin.
Ushbu muammoni bartaraf etish uchun dotsent Tomoko Ikava Chiba universiteti dotsenti Mai F. Minamikava, Nagoya universiteti bio-qishloq xo'jaligi fanlari aspirantura maktabi professori Xitoshi Sakakibara va RIKEN CSRS mutaxassisi Mikiko Kojima bilan birgalikda o'simliklarni tartibga solish orqali boshqarishning universal usulini ishlab chiqdilar. O'simliklarning regeneratsiyasiga erishish uchun "rivojlanishga qarab tartibga solingan" (DR) hujayra differentsiatsiyasi genlarini ifodalash. 2024-yil 3-aprelda "O'simlikshunoslikdagi chegaralar" kitobining 15-jildida chop etilgan doktor Ikava o'z tadqiqot ishlari haqida qo'shimcha ma'lumot berib, shunday dedi: "Bizning tizimimiz tashqi PGRlardan foydalanmaydi, balki hujayra differentsiatsiyasini boshqarish uchun transkripsiya omili genlaridan foydalanadi. Bu sutemizuvchilarda induktsiyalangan pluripotent hujayralarga o'xshaydi."
Tadqiqotchilar Arabidopsis thaliana (model o'simlik sifatida ishlatilgan) dan ektopik ravishda ikkita DR genini, BABY BOOM (BBM) va WUSCHEL (WUS) ni ifodaladilar va ularning tamaki, salat va petuniya to'qima madaniyatining differentsiatsiyasiga ta'sirini o'rganib chiqdilar. BBM embrional rivojlanishni tartibga soluvchi transkripsiya omilini kodlaydi, WUS esa novda apikal meristemasi mintaqasida ildiz hujayralarining o'ziga xosligini saqlaydigan transkripsiya omilini kodlaydi.
Ularning tajribalari shuni ko'rsatdiki, tamaki bargi to'qimasida hujayra differentsiatsiyasini keltirib chiqarish uchun Arabidopsis BBM yoki WUS ning o'zi ekspressiyasi yetarli emas. Aksincha, funktsional jihatdan yaxshilangan BBM va funktsional jihatdan o'zgartirilgan WUS ning birgalikda ekspressiyasi tezlashtirilgan avtonom differentsiatsiya fenotipini keltirib chiqaradi. PCR dan foydalanmasdan, transgen barg hujayralari kallusga (tartibsiz hujayra massasi), yashil organga o'xshash tuzilmalar va adventitsiv kurtaklarga differentsiatsiyalanadi. Gen transkriptlarini miqdoriy aniqlash uchun ishlatiladigan usul bo'lgan miqdoriy polimeraza zanjiri reaksiyasi (qPCR) tahlili shuni ko'rsatdiki, Arabidopsis BBM va WUS ekspressiyasi transgen kalluslar va kurtaklarning shakllanishi bilan bog'liq.
Fitohormonlarning hujayra bo'linishi va differentsiatsiyasidagi muhim rolini hisobga olgan holda, tadqiqotchilar transgen o'simlik ekinlaridagi oltita fitohormon, ya'ni auksin, sitokinin, abssis kislotasi (ABA), gibberellin (GA), jasmonik kislota (JA), salitsil kislotasi (SA) va uning metabolitlari darajasini aniqladilar. Ularning natijalari shuni ko'rsatdiki, hujayralar organlarga differentsiatsiyalanishi bilan faol auksin, sitokinin, ABA va nofaol GA darajasi oshadi, bu ularning o'simlik hujayralari differentsiatsiyasi va organogenezidagi rolini ta'kidlaydi.
Bundan tashqari, tadqiqotchilar faol differentsiatsiyani namoyish etuvchi transgen hujayralardagi gen ekspressiyasi naqshlarini baholash uchun gen ekspressiyasini sifat va miqdoriy tahlil qilish usuli bo'lgan RNK ketma-ketlik transkriptomlaridan foydalanganlar. Ularning natijalari shuni ko'rsatdiki, hujayra proliferatsiyasi va auksin bilan bog'liq genlar differentsial ravishda boshqariladigan genlarga boy. qPCR yordamida keyingi tekshirish shuni ko'rsatdiki, transgen hujayralarda o'simlik hujayralari differentsiatsiyasi, metabolizmi, organogenez va auksin javobini tartibga soluvchi genlar kabi to'rtta genning ekspressiyasi oshgan yoki kamaygan.
Umuman olganda, ushbu natijalar o'simliklarni qayta tiklashga tashqi PZR qo'llanilishini talab qilmaydigan yangi va ko'p qirrali yondashuvni ochib beradi. Bundan tashqari, ushbu tadqiqotda qo'llanilgan tizim o'simlik hujayralari differentsiatsiyasining asosiy jarayonlarini tushunishimizni yaxshilashi va foydali o'simlik turlarining biotexnologik tanlovini yaxshilashi mumkin.
Doktor Ikava o'z ishining potentsial qo'llanilishini ta'kidlab, shunday dedi: “Xabar qilingan tizim PCRga ehtiyoj sezmasdan transgen o'simlik hujayralarining hujayra differentsiatsiyasini qo'zg'atish vositasini taqdim etish orqali o'simliklarni ko'paytirishni yaxshilashi mumkin. Shuning uchun, transgen o'simliklar mahsulot sifatida qabul qilinishidan oldin, jamiyat o'simliklarni ko'paytirishni tezlashtiradi va tegishli ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi”.
Dotsent Tomoko Igava haqida Doktor Tomoko Ikava Yaponiyaning Chiba universitetining Bog'dorchilik bo'yicha aspirantura maktabi, Molekulyar o'simlik fanlari markazi va Kosmik qishloq xo'jaligi va bog'dorchilik tadqiqotlari markazida dotsent. Uning ilmiy qiziqishlari o'simliklarning jinsiy ko'payishi va rivojlanishi hamda o'simlik biotexnologiyasini o'z ichiga oladi. Uning ishi turli transgen tizimlar yordamida jinsiy ko'payish va o'simlik hujayralari differentsiatsiyasining molekulyar mexanizmlarini tushunishga qaratilgan. Uning ushbu sohalarda bir nechta nashrlari bor va Yaponiya o'simliklar biotexnologiyasi jamiyati, Yaponiya botanika jamiyati, Yaponiya o'simliklarni selektsiya qilish jamiyati, Yaponiya o'simliklar fiziologlari jamiyati va O'simliklarning jinsiy ko'payishini o'rganish bo'yicha xalqaro jamiyat a'zosi.
Gormonlardan tashqi foydalanishsiz transgen hujayralarning avtonom differentsiatsiyasi: endogen genlarning ifodalanishi va fitohormonlarning xatti-harakati
Mualliflar tadqiqot manfaatlar to'qnashuvi sifatida talqin qilinishi mumkin bo'lgan biron bir tijorat yoki moliyaviy munosabatlar mavjud bo'lmagan holda o'tkazilganligini ta'kidlaydilar.
Ogohlantirish: AAAS va EurekAlert EurekAlertda chop etilgan press-relizlarning aniqligi uchun javobgar emas! Ma'lumotni taqdim etuvchi tashkilot tomonidan yoki EurekAlert tizimi orqali har qanday ma'lumotdan foydalanishga yo'l qo'yilmaydi.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 22-avgust