Delwedd: Mae dulliau traddodiadol o adfywio planhigion yn gofyn am ddefnyddio rheolyddion twf planhigion fel hormonau, a all fod yn benodol i rywogaethau a llafurddwys. Mewn astudiaeth newydd, mae gwyddonwyr wedi datblygu system adfywio planhigion newydd trwy reoleiddio swyddogaeth a mynegiant genynnau sy'n ymwneud â dadwahaniaethu (amlhau celloedd) ac ailwahaniaethu (organogenesis) celloedd planhigion. Gweld mwy
Mae angen defnyddio dulliau traddodiadol o adfywio planhigionrheolyddion twf planhigionmegishormons, a all fod yn benodol i rywogaethau a llafurddwys. Mewn astudiaeth newydd, mae gwyddonwyr wedi datblygu system adfywio planhigion newydd trwy reoleiddio swyddogaeth a mynegiant genynnau sy'n ymwneud â dadwahaniaethu (amlhau celloedd) ac ailwahaniaethu (organogenesis) celloedd planhigion.
Mae planhigion wedi bod yn brif ffynhonnell bwyd i anifeiliaid a phobl ers blynyddoedd lawer. Yn ogystal, defnyddir y planhigion i echdynnu amrywiol gyfansoddion fferyllol a therapiwtig. Fodd bynnag, mae eu camddefnydd a'u galw cynyddol am fwyd yn amlygu'r angen am ddulliau bridio planhigion newydd. Gallai datblygiadau mewn biotechnoleg planhigion ddatrys prinder bwyd yn y dyfodol trwy gynhyrchu planhigion a addaswyd yn enetig (GM) sy'n fwy cynhyrchiol ac yn gallu gwrthsefyll newid yn yr hinsawdd.
Yn naturiol, gall planhigion adfywio planhigion cwbl newydd o un gell “totipotent” (cell a all arwain at fathau lluosog o gelloedd) trwy ddadwahaniaethu ac ailwahaniaethu i gelloedd â gwahanol strwythurau a swyddogaethau. Defnyddir cyflyru artiffisial celloedd totipotent o'r fath trwy ddiwylliant meinwe planhigion yn eang ar gyfer amddiffyn planhigion, bridio, cynhyrchu rhywogaethau trawsenynnol ac at ddibenion ymchwil wyddonol. Yn draddodiadol, mae diwylliant meinwe ar gyfer adfywio planhigion yn gofyn am ddefnyddio rheolyddion twf planhigion (GGRs), megis auxins a cytocininau, i reoli gwahaniaethu celloedd. Fodd bynnag, gall yr amodau hormonaidd gorau posibl amrywio'n sylweddol yn dibynnu ar y rhywogaeth o blanhigyn, amodau'r diwylliant a'r math o feinwe. Felly, gall creu’r amodau archwilio gorau posibl fod yn dasg sy’n cymryd llawer o amser ac yn llafurddwys.
I oresgyn y broblem hon, datblygodd yr Athro Cyswllt Tomoko Ikawa, ynghyd â’r Athro Cyswllt Mai F. Minamikawa o Brifysgol Chiba, yr Athro Hitoshi Sakakibara o Ysgol Gwyddorau Bio-Amaethyddol Graddedig Prifysgol Nagoya a Mikiko Kojima, technegydd arbenigol o RIKEN CSRS, ddull cyffredinol o reoli planhigion trwy reoleiddio. Mynegi genynnau gwahaniaethu celloedd “a reoleiddir gan ddatblygiad” (DR) i gyflawni adfywiad planhigion. Wedi'i gyhoeddi yng Nghyfrol 15 o Frontiers in Plant Science ar Ebrill 3, 2024, darparodd Dr. Ikawa ragor o wybodaeth am eu gwaith ymchwil, gan nodi: “Nid yw ein system yn defnyddio PGRs allanol, ond yn hytrach mae'n defnyddio genynnau ffactor trawsgrifio i reoli gwahaniaethu celloedd tebyg i gelloedd lluosog a achosir mewn mamaliaid.”
Mynegodd yr ymchwilwyr yn ectopig ddau enyn DR, BABY BOOM (BBM) a WUSCHEL (WUS), o Arabidopsis thaliana (a ddefnyddir fel planhigyn model) ac archwiliodd eu heffaith ar wahaniaeth diwylliant meinwe tybaco, letys a petunia. Mae BBM yn amgodio ffactor trawsgrifio sy'n rheoleiddio datblygiad embryonig, tra bod WUS yn amgodio ffactor trawsgrifio sy'n cynnal hunaniaeth bôn-gelloedd yn rhanbarth y meristem apical saethu.
Dangosodd eu harbrofion nad yw mynegiant Arabidopsis BBM neu WUS yn unig yn ddigon i gymell gwahaniaethu celloedd mewn meinwe dail tybaco. Mewn cyferbyniad, mae cydfynegi BBM wedi'i wella'n swyddogaethol a WUS wedi'i addasu'n swyddogaethol yn ysgogi ffenoteip gwahaniaethu ymreolaethol carlam. Heb ddefnyddio PCR, roedd celloedd dail trawsgenig yn gwahaniaethu i callus (màs celloedd anhrefnus), strwythurau gwyrdd tebyg i organau a blagur damweiniol. Dangosodd dadansoddiad adwaith cadwyn polymeras meintiol (qPCR), dull a ddefnyddir i feintioli trawsgrifiadau genynnau, fod mynegiant Arabidopsis BBM a WUS yn cydberthyn â ffurfio calli ac egin trawsgenig.
O ystyried rôl hanfodol ffytohormonau mewn rhaniad celloedd a gwahaniaethu, meintiolodd yr ymchwilwyr lefelau chwe ffytohormon, sef auxin, cytokinin, asid abssisig (ABA), gibberellin (GA), asid jasmonig (JA), asid salicylic (SA) a'i metabolion mewn cnydau planhigion trawsenynnol. Dangosodd eu canlyniadau fod lefelau auxin gweithredol, cytocinin, ABA, a GA anweithgar yn cynyddu wrth i gelloedd wahaniaethu i organau, gan amlygu eu rolau mewn gwahaniaethu celloedd planhigion ac organogenesis.
Yn ogystal, defnyddiodd yr ymchwilwyr drawsgrifiadau dilyniannu RNA, dull ar gyfer dadansoddiad ansoddol a meintiol o fynegiant genynnau, i werthuso patrymau mynegiant genynnau mewn celloedd trawsgenig sy'n arddangos gwahaniaethu gweithredol. Dangosodd eu canlyniadau fod genynnau sy'n gysylltiedig ag amlhau celloedd ac auxin yn cael eu cyfoethogi mewn genynnau a reoleiddir yn wahanol. Datgelodd archwiliad pellach gan ddefnyddio qPCR fod y celloedd trawsgenig wedi cynyddu neu leihau mynegiant pedwar genyn, gan gynnwys genynnau sy'n rheoleiddio gwahaniaethu celloedd planhigion, metaboledd, organogenesis, ac ymateb auxin.
At ei gilydd, mae'r canlyniadau hyn yn datgelu dull newydd a hyblyg o adfywio planhigion nad oes angen defnyddio PCR yn allanol. Yn ogystal, gall y system a ddefnyddir yn yr astudiaeth hon wella ein dealltwriaeth o brosesau sylfaenol gwahaniaethu celloedd planhigion a gwella'r broses o ddewis rhywogaethau planhigion defnyddiol yn fiodechnolegol.
Gan amlygu cymwysiadau posibl ei waith, dywedodd Dr. Ikawa, “Gallai’r system a adroddwyd wella bridio planhigion trwy ddarparu offeryn ar gyfer ysgogi gwahaniaethu cellog o gelloedd planhigion trawsenynnol heb fod angen PCR. Felly, cyn i blanhigion trawsenynnol gael eu derbyn fel cynhyrchion, bydd cymdeithas yn cyflymu bridio planhigion ac yn lleihau costau cynhyrchu cysylltiedig.”
Ynglŷn â'r Athro Cyswllt Tomoko Igawa Mae Dr. Tomoko Ikawa yn athro cynorthwyol yn Ysgol Garddwriaeth y Graddedigion, y Ganolfan Gwyddorau Planhigion Moleciwlaidd, a Chanolfan Ymchwil Amaethyddiaeth a Garddwriaeth y Gofod, Prifysgol Chiba, Japan. Mae ei diddordebau ymchwil yn cynnwys atgenhedlu a datblygiad rhywiol planhigion a biotechnoleg planhigion. Mae ei gwaith yn canolbwyntio ar ddeall mecanweithiau moleciwlaidd atgenhedlu rhywiol a gwahaniaethu celloedd planhigion gan ddefnyddio systemau trawsgenig amrywiol. Mae ganddi nifer o gyhoeddiadau yn y meysydd hyn ac mae'n aelod o Gymdeithas Biotechnoleg Planhigion Japan, Cymdeithas Fotaneg Japan, Cymdeithas Bridio Planhigion Japan, Cymdeithas Ffisiolegwyr Planhigion Japan, a'r Gymdeithas Ryngwladol ar gyfer Astudio Atgenhedlu Rhywiol Planhigion.
Gwahaniaethu ymreolaethol o gelloedd trawsgenig heb ddefnydd allanol o hormonau: mynegiant genynnau mewndarddol ac ymddygiad ffytohormonau
Mae'r awduron yn datgan bod yr ymchwil wedi'i gynnal yn absenoldeb unrhyw berthnasoedd masnachol neu ariannol y gellid eu dehongli fel gwrthdaro buddiannau posibl.
Ymwadiad: Nid yw AAAS ac EurekAlert yn gyfrifol am gywirdeb datganiadau i'r wasg a gyhoeddir ar EurekAlert! Unrhyw ddefnydd o wybodaeth gan y sefydliad sy'n darparu'r wybodaeth neu drwy system EurekAlert.
Amser post: Awst-22-2024