Delwedd: Mae dulliau traddodiadol o adfywio planhigion yn gofyn am ddefnyddio rheoleiddwyr twf planhigion fel hormonau, a all fod yn benodol i rywogaethau ac yn ddwys o ran llafur. Mewn astudiaeth newydd, mae gwyddonwyr wedi datblygu system adfywio planhigion newydd trwy reoleiddio swyddogaeth a mynegiant genynnau sy'n ymwneud â dadwahaniaethu (lluosogi celloedd) ac ailwahaniaethu (organogenesis) celloedd planhigion. Gweld mwy
Mae dulliau traddodiadol o adfywio planhigion yn gofyn am ddefnyddiorheoleiddwyr twf planhigionfelhormons, a all fod yn benodol i rywogaethau ac yn ddwys o ran llafur. Mewn astudiaeth newydd, mae gwyddonwyr wedi datblygu system adfywio planhigion newydd trwy reoleiddio swyddogaeth a mynegiant genynnau sy'n ymwneud â dadwahaniaethu (lluosogi celloedd) ac ailwahaniaethu (organogenesis) celloedd planhigion.
Planhigion fu prif ffynhonnell bwyd i anifeiliaid a bodau dynol ers blynyddoedd lawer. Yn ogystal, defnyddir y planhigion i echdynnu amrywiol gyfansoddion fferyllol a therapiwtig. Fodd bynnag, mae eu camddefnydd a'r galw cynyddol am fwyd yn tynnu sylw at yr angen am ddulliau bridio planhigion newydd. Gallai datblygiadau mewn biotechnoleg planhigion ddatrys prinder bwyd yn y dyfodol trwy gynhyrchu planhigion wedi'u haddasu'n enetig (GM) sy'n fwy cynhyrchiol ac yn fwy gwydn i newid hinsawdd.
Yn naturiol, gall planhigion adfywio planhigion cwbl newydd o un gell "totipotent" (cell a all arwain at sawl math o gell) trwy ddadwahaniaethu ac ailwahaniaethu i gelloedd â gwahanol strwythurau a swyddogaethau. Defnyddir cyflyru celloedd totipotent o'r fath yn artiffisial trwy ddiwylliant meinwe planhigion yn helaeth ar gyfer amddiffyn planhigion, bridio, cynhyrchu rhywogaethau trawsgenig ac at ddibenion ymchwil wyddonol. Yn draddodiadol, mae diwylliant meinwe ar gyfer adfywio planhigion yn gofyn am ddefnyddio rheoleiddwyr twf planhigion (GGRs), fel awxinau a cytokininau, i reoli gwahaniaethu celloedd. Fodd bynnag, gall amodau hormonaidd gorau posibl amrywio'n sylweddol yn dibynnu ar rywogaeth y planhigyn, amodau diwylliant a math o feinwe. Felly, gall creu 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 Graddedigion Bio-wyddorau Amaethyddol Prifysgol Nagoya a Mikiko Kojima, technegydd arbenigol o RIKEN CSRS, ddull cyffredinol ar gyfer rheoli planhigion trwy reoleiddio. Mynegiant genynnau gwahaniaethu celloedd “a reoleiddir yn ddatblygiadol” (DR) i gyflawni adfywio 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 ddatgan: “Nid yw ein system yn defnyddio PGRs allanol, ond yn hytrach mae'n defnyddio genynnau ffactor trawsgrifio i reoli gwahaniaethu celloedd. yn debyg i gelloedd pluripotent a achosir mewn mamaliaid.”
Mynegodd yr ymchwilwyr ddau enyn DR yn ectopig, BABY BOOM (BBM) a WUSCHEL (WUS), o Arabidopsis thaliana (a ddefnyddir fel planhigyn model) ac archwilion nhw eu heffaith ar wahaniaethu 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 celloedd bonyn yn rhanbarth meristem apigol yr egin.
Dangosodd eu harbrofion nad yw mynegiant Arabidopsis BBM neu WUS ar eu pen eu hunain yn ddigonol i ysgogi gwahaniaethu celloedd mewn meinwe dail tybaco. I'r gwrthwyneb, mae cyd-fynegiant BBM wedi'i wella'n swyddogaethol a WUS wedi'i addasu'n swyddogaethol yn ysgogi ffenoteip gwahaniaethu ymreolaethol cyflymach. Heb ddefnyddio PCR, roedd celloedd dail trawsgenig yn gwahaniaethu i mewn i galws (màs celloedd anhrefnus), strwythurau gwyrdd tebyg i organau a blagur damweiniol. Dangosodd dadansoddiad adwaith cadwyn polymeras meintiol (qPCR), dull a ddefnyddir i fesur trawsgrifiadau genynnau, fod mynegiant Arabidopsis BBM a WUS yn cydberthyn â ffurfio calli a blagur trawsgenig.
Gan ystyried rôl hanfodol ffytohormonau mewn rhannu a gwahaniaethu celloedd, mesurodd yr ymchwilwyr lefelau chwe ffytohormon, sef awcsin, cytokinin, asid abscisig (ABA), gibberellin (GA), asid jasmonig (JA), asid salicylig (SA) a'i fetabolion mewn cnydau planhigion trawsgenig. Dangosodd eu canlyniadau fod lefelau awcsin gweithredol, cytokinin, ABA, a GA anactif yn cynyddu wrth i gelloedd wahaniaethu i organau, gan amlygu eu rolau mewn gwahaniaethu celloedd planhigion ac organogenesis.
Yn ogystal, defnyddiodd yr ymchwilwyr drawsgriftomau dilyniannu RNA, dull ar gyfer dadansoddi mynegiant genynnau ansoddol a meintiol, 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 awcsin wedi'u 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 awcsin.
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 dynnu sylw at gymwysiadau posibl ei waith, dywedodd Dr. Ikawa, “Gallai’r system a adroddwyd wella bridio planhigion drwy ddarparu offeryn ar gyfer ysgogi gwahaniaethu cellog celloedd planhigion trawsgenig heb yr angen am PCR. Felly, cyn i blanhigion trawsgenig 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 Raddedigion Garddwwreigiaeth, Canolfan Gwyddorau Planhigion Moleciwlaidd, a Chanolfan Amaethyddiaeth Ofod ac Ymchwil Garddwwreigiaeth, Prifysgol Chiba, Japan. Mae ei diddordebau ymchwil yn cynnwys atgenhedlu a datblygiad rhywiol planhigion a biodechnoleg planhigion. Mae ei gwaith yn canolbwyntio ar ddeall mecanweithiau moleciwlaidd atgenhedlu rhywiol a gwahaniaethu celloedd planhigion gan ddefnyddio amrywiol systemau trawsgenig. Mae ganddi sawl cyhoeddiad 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 celloedd trawsgenig heb ddefnydd allanol o hormonau: mynegiant genynnau endogenaidd ac ymddygiad ffytohormonau
Mae'r awduron yn datgan bod yr ymchwil wedi'i chynnal 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 postio: Awst-22-2024