Сурет: Өсімдіктерді қалпына келтірудің дәстүрлі әдістері түрге тән және көп еңбекті қажет ететін гормондар сияқты өсімдіктердің өсуін реттегіштерді пайдалануды талап етеді. Жаңа зерттеуде ғалымдар өсімдік жасушаларының деперфенциялануына (жасушалардың көбеюі) және редифференциациялануына (органогенез) қатысатын гендердің қызметі мен экспрессиясын реттеу арқылы өсімдіктерді қалпына келтірудің жаңа жүйесін жасады. Толығырақ қараңыз
Өсімдіктерді қалпына келтірудің дәстүрлі әдістерін қолдану қажетөсімдік өсу реттегіштерісияқтыгормонs, бұл түрге тән және көп еңбекті қажет ететін болуы мүмкін. Жаңа зерттеуде ғалымдар өсімдік жасушаларының деперфенциялануына (жасушалардың көбеюі) және редифференциациясына (органогенез) қатысатын гендердің қызметі мен экспрессиясын реттеу арқылы өсімдіктерді қалпына келтірудің жаңа жүйесін жасады.
Өсімдіктер көптеген жылдар бойы жануарлар мен адамдар үшін негізгі азық-түлік көзі болып келді. Сонымен қатар, өсімдіктер әртүрлі фармацевтикалық және емдік қосылыстарды алу үшін қолданылады. Дегенмен, оларды дұрыс пайдаланбау және азық-түлікке деген сұраныстың артуы өсімдіктерді өсірудің жаңа әдістеріне қажеттілікті көрсетеді. Өсімдіктер биотехнологиясындағы жетістіктер климаттың өзгеруіне төзімді және өнімдірек генетикалық түрлендірілген (ГМ) өсімдіктерді өндіру арқылы болашақтағы азық-түлік тапшылығын шеше алады.
Әрине, өсімдіктер бір ғана «тотипотентті» жасушадан (бірнеше жасуша түрлерін тудыра алатын жасуша) мүлдем жаңа өсімдіктерді әртүрлі құрылымдар мен функциялары бар жасушаларға депарфенациялау және қайта дифференциациялау арқылы қалпына келтіре алады. Мұндай тотипотентті жасушаларды өсімдік тіндерінің дақылдары арқылы жасанды түрде кондициялау өсімдіктерді қорғау, өсіру, трансгенді түрлерді өндіру және ғылыми зерттеу мақсаттары үшін кеңінен қолданылады. Дәстүрлі түрде өсімдіктерді регенерациялау үшін тіндерді дақылдау жасушалардың дифференциациясын бақылау үшін ауксиндер мен цитокининдер сияқты өсімдіктердің өсу реттегіштерін (GGR) пайдалануды талап етеді. Дегенмен, оңтайлы гормоналды жағдайлар өсімдік түріне, өсіру жағдайларына және тін түріне байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Сондықтан, оңтайлы зерттеу жағдайларын жасау уақытты және еңбекті қажет ететін міндет болуы мүмкін.
Бұл мәселені шешу үшін доцент Томоко Икава Чиба университетінің доценті Май Ф. Минамикавамен, Нагоя университетінің биоаграрлық ғылымдар магистратурасының профессоры Хитоши Сакакибарамен және RIKEN CSRS компаниясының сарапшы техникі Микико Коджимамен бірлесіп, өсімдіктерді реттеу арқылы бақылаудың әмбебап әдісін жасады. Өсімдіктердің регенерациясына қол жеткізу үшін «даму бойынша реттелетін» (DR) жасуша дифференциациясы гендерінің экспрессиясы. 2024 жылдың 3 сәуірінде «Өсімдік ғылымындағы шекаралар» кітабының 15-томында жарияланған доктор Икава өздерінің зерттеу жұмыстары туралы қосымша ақпарат беріп, былай деді: «Біздің жүйеміз сыртқы PGR пайдаланбайды, керісінше жасуша дифференциациясын бақылау үшін транскрипция факторы гендерін пайдаланады. Бұл сүтқоректілерде индукцияланған плюрипотентті жасушаларға ұқсас».
Зерттеушілер Arabidopsis thaliana (үлгі өсімдік ретінде пайдаланылған) өсімдігінен алынған екі DR генін, BABY BOOM (BBM) және WUSCHEL (WUS) эктопиялық түрде экспрессиялады және олардың темекінің, салаттың және петунияның тіндік дақылдарының дифференциациясына әсерін зерттеді. BBM эмбриондық дамуды реттейтін транскрипция факторын кодтайды, ал WUS өскіннің апикальды меристемасы аймағында бағаналы жасушалардың сәйкестігін сақтайтын транскрипция факторын кодтайды.
Олардың тәжірибелері темекі жапырағы тінінде жасуша дифференциациясын тудыру үшін Arabidopsis BBM немесе WUS экспрессиясының өзі жеткіліксіз екенін көрсетті. Керісінше, функционалды түрде күшейтілген BBM және функционалды түрде өзгертілген WUS бірлесіп экспрессиялануы жеделдетілген автономды дифференциация фенотипін тудырады. ПТР қолданбай, трансгенді жапырақ жасушалары каллусқа (ұйымдаспаған жасуша массасына), жасыл орган тәрізді құрылымдарға және адвентивті бүршіктерге дифференциацияланды. Ген транскрипттерін сандық анықтау үшін қолданылатын сандық полимеразды тізбекті реакция (qPCR) талдауы Arabidopsis BBM және WUS экспрессиясының трансгенді каллус пен өскіндердің пайда болуымен корреляцияланғанын көрсетті.
Фитогормондардың жасушалардың бөлінуі мен дифференциациясындағы маңызды рөлін ескере отырып, зерттеушілер трансгенді өсімдік дақылдарындағы алты фитогормонның, атап айтқанда, ауксин, цитокинин, абсциз қышқылы (ABA), гиббереллин (GA), жасмон қышқылы (JA), салицил қышқылы (SA) және оның метаболиттерінің деңгейін сандық түрде анықтады. Олардың нәтижелері белсенді ауксин, цитокинин, ABA және белсенді емес GA деңгейлерінің жасушалар мүшелерге дифференциацияланған сайын артатынын көрсетті, бұл олардың өсімдік жасушаларының дифференциациясы мен органогенезіндегі рөлін көрсетеді.
Сонымен қатар, зерттеушілер белсенді дифференциацияны көрсететін трансгендік жасушалардағы ген экспрессиясының үлгілерін бағалау үшін ген экспрессиясын сапалық және сандық талдау әдісі болып табылатын РНҚ секвенирлеу транскриптомдарын пайдаланды. Олардың нәтижелері жасуша пролиферациясы мен ауксинге байланысты гендердің дифференциалды реттелетін гендерге бай екенін көрсетті. qPCR көмегімен одан әрі зерттеу трансгендік жасушаларда өсімдік жасушаларының дифференциациясын, метаболизмін, органогенезін және ауксин реакциясын реттейтін гендерді қоса алғанда, төрт геннің экспрессиясының жоғарылауы немесе төмендеуін көрсетті.
Жалпы алғанда, бұл нәтижелер ПТР-ны сыртқы қолдануды қажет етпейтін өсімдіктерді қалпына келтірудің жаңа және жан-жақты тәсілін көрсетеді. Сонымен қатар, осы зерттеуде қолданылған жүйе өсімдік жасушаларының дифференциациясының негізгі процестерін түсінуімізді жақсартып, пайдалы өсімдік түрлерінің биотехнологиялық іріктеуін жақсартуы мүмкін.
Доктор Икава өз жұмысының әлеуетті қолданылуын атап өте келе: «Бұл жүйе ПТР қажеттілігінсіз трансгенді өсімдік жасушаларының жасушалық дифференциациясын индукциялау құралын ұсыну арқылы өсімдіктер селекциясын жақсарта алады. Сондықтан, трансгенді өсімдіктер өнім ретінде қабылданбас бұрын, қоғам өсімдіктерді селекциялауды жеделдетеді және онымен байланысты өндіріс шығындарын азайтады», - деді.
Доцент Томоко Игава туралы Доктор Томоко Икава - Жапонияның Чиба университетінің Молекулалық өсімдіктер ғылымдары орталығының Бау-бақша шаруашылығы аспирантурасының және Ғарыштық ауыл шаруашылығы және бау-бақша зерттеулері орталығының ассистент-профессоры. Оның ғылыми қызығушылықтарына өсімдіктердің жыныстық көбеюі мен дамуы, сондай-ақ өсімдіктер биотехнологиясы кіреді. Оның жұмысы әртүрлі трансгендік жүйелерді қолдана отырып, жыныстық көбею мен өсімдік жасушаларының дифференциациясының молекулалық механизмдерін түсінуге бағытталған. Оның осы салаларда бірнеше басылымдары бар және Жапония өсімдіктер биотехнологиясы қоғамының, Жапония ботаникалық қоғамының, Жапония өсімдіктер селекциясы қоғамының, Жапония өсімдіктер физиологтары қоғамының және Халықаралық өсімдіктердің жыныстық көбеюін зерттеу қоғамының мүшесі.
Гормондарды сыртқы қолданусыз трансгендік жасушалардың автономды дифференциациясы: эндогендік гендердің экспрессиясы және фитогормондардың әрекеті
Авторлар зерттеудің мүдделер қақтығысы ретінде түсіндірілуі мүмкін кез келген коммерциялық немесе қаржылық қатынастар болмаған жағдайда жүргізілгенін мәлімдейді.
Ескерту: AAAS және EurekAlert EurekAlert сайтында жарияланған баспасөз хабарламаларының дәлдігіне жауапты емес! Ақпаратты ұсынатын ұйымның немесе EurekAlert жүйесі арқылы кез келген ақпаратты пайдалануына тыйым салынады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 22 тамыз