Հետազոտողները մշակում են բույսերի վերականգնման նոր մեթոդ՝ կարգավորելով բույսերի բջիջների դիֆերենցիացիան վերահսկող գեների արտահայտությունը։

 Նկար. Բույսերի վերականգնման ավանդական մեթոդները պահանջում են բույսերի աճի կարգավորիչների, ինչպիսիք են հորմոնները, օգտագործումը, որոնք կարող են լինել տեսակային և աշխատատար: Նոր ուսումնասիրության մեջ գիտնականները մշակել են բույսերի վերականգնման նոր համակարգ՝ կարգավորելով բույսերի բջիջների դեդիֆերենցիացման (բջիջների բազմացում) և վերադիֆերենցիացման (օրգանոգենեզ) մեջ ներգրավված գեների գործառույթն ու արտահայտությունը: Դիտել ավելին
Բույսերի վերականգնման ավանդական մեթոդները պահանջում են.բույսերի աճի կարգավորիչներինչպես օրինակհորմոնs, որոնք կարող են լինել տեսակային և աշխատատար։ Նոր ուսումնասիրության մեջ գիտնականները մշակել են բույսերի վերականգնման նոր համակարգ՝ կարգավորելով բույսերի բջիջների դեդիֆերենցիացման (բջիջների բազմացում) և վերադիֆերենցիացման (օրգանոգենեզ) մեջ ներգրավված գեների ֆունկցիան և արտահայտությունը։
Բույսերը տարիներ շարունակ եղել են կենդանիների և մարդկանց սննդի հիմնական աղբյուրը։ Բացի այդ, բույսերն օգտագործվում են տարբեր դեղագործական և թերապևտիկ միացություններ ստանալու համար։ Սակայն դրանց չարաշահումը և սննդի նկատմամբ աճող պահանջարկը ընդգծում են բույսերի բուծման նոր մեթոդների անհրաժեշտությունը։ Բույսերի կենսատեխնոլոգիայի առաջընթացը կարող է լուծել ապագա սննդի պակասի խնդիրը՝ արտադրելով գենետիկորեն մոդիֆիկացված (ԳՄ) բույսեր, որոնք ավելի արդյունավետ և կլիմայի փոփոխության նկատմամբ դիմացկուն կլինեն։
Բնականաբար, բույսերը կարող են վերականգնել բոլորովին նոր բույսեր մեկ «տոտիպոտենտ» բջջից (բջիջ, որը կարող է առաջացնել բազմաթիվ բջջային տեսակներ)՝ դեդիֆերենցիացիայի և վերադիֆերենցիացիայի միջոցով՝ տարբեր կառուցվածքներ և գործառույթներ ունեցող բջիջների: Նման տոտիպոտենտ բջիջների արհեստական ​​​​պայմանավորումը բույսերի հյուսվածքային կուլտուրայի միջոցով լայնորեն օգտագործվում է բույսերի պաշտպանության, բուծման, տրանսգենային տեսակների արտադրության և գիտական ​​​​հետազոտական ​​​​նպատակներով: Ավանդաբար, բույսերի վերականգնման համար հյուսվածքային կուլտուրան պահանջում է բույսերի աճի կարգավորիչների (ԳԿԿ), ինչպիսիք են օքսինները և ցիտոկինինները, օգտագործումը՝ բջիջների դիֆերենցիացիան վերահսկելու համար: Այնուամենայնիվ, օպտիմալ հորմոնալ պայմանները կարող են զգալիորեն տարբեր լինել՝ կախված բույսի տեսակից, կուլտուրայի պայմաններից և հյուսվածքի տեսակից: Հետևաբար, օպտիմալ հետազոտական ​​​​պայմանների ստեղծումը կարող է լինել ժամանակատար և աշխատատար խնդիր:
Այս խնդիրը հաղթահարելու համար դոցենտ Տոմոկո Իկավան, Չիբա համալսարանի դոցենտ Մայ Ֆ. Մինամիկավայի, Նագոյայի համալսարանի կենսա-գյուղատնտեսական գիտությունների ասպիրանտուրայի պրոֆեսոր Հիտոշի Սակակիբարայի և RIKEN CSRS-ի փորձագետ տեխնիկ Միկիկո Կոջիմայի հետ համատեղ, մշակել են բույսերի կարգավորման միջոցով վերահսկման ունիվերսալ մեթոդ: Բույսերի վերականգնումն ապահովելու համար «զարգացման կարգավորվող» (ԶԿ) բջջային դիֆերենցման գեների արտահայտում: «Frontiers in Plant Science»-ի 15-րդ հատորում 2024 թվականի ապրիլի 3-ին հրապարակված դոկտոր Իկավան լրացուցիչ տեղեկություններ է տրամադրել իրենց հետազոտական ​​աշխատանքի մասին՝ նշելով. «Մեր համակարգը չի օգտագործում արտաքին PGR-ներ, այլ օգտագործում է տրանսկրիպցիոն գործոնի գեներ՝ բջիջների դիֆերենցիացիան վերահսկելու համար, նման կաթնասունների մոտ ինդուկցված պլուրիպոտենտ բջիջներին»:
Հետազոտողները էկտոպիկ կերպով արտահայտել են երկու DR գեն՝ BABY BOOM (BBM) և WUSCHEL (WUS), Arabidopsis thaliana-ից (օգտագործվել է որպես մոդելային բույս) և ուսումնասիրել են դրանց ազդեցությունը ծխախոտի, հազարի և պետունիայի հյուսվածքային կուլտուրաների դիֆերենցիացիայի վրա: BBM-ը կոդավորում է տրանսկրիպցիոն գործոն, որը կարգավորում է սաղմնային զարգացումը, մինչդեռ WUS-ը կոդավորում է տրանսկրիպցիոն գործոն, որը պահպանում է ցողունային բջիջների ինքնությունը ծիլերի գագաթային մերիստեմի շրջանում:
Նրանց փորձերը ցույց տվեցին, որ Arabidopsis BBM-ի կամ WUS-ի արտահայտությունը միայնակ բավարար չէ ծխախոտի տերևի հյուսվածքում բջջային դիֆերենցիացիա առաջացնելու համար: Ի տարբերություն դրա, ֆունկցիոնալորեն ուժեղացված BBM-ի և ֆունկցիոնալորեն մոդիֆիկացված WUS-ի համատեղ արտահայտությունը առաջացնում է արագացված ինքնավար դիֆերենցիացիայի ֆենոտիպ: Առանց ՊՇՌ-ի օգտագործման, տրանսգենային տերևի բջիջները դիֆերենցվել են կոշտուկների (անկազմակերպ բջջային զանգված), կանաչ օրգանանման կառուցվածքների և պատահական բողբոջների: Քանակական պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի (qPCR) վերլուծությունը, որը գեների տրանսկրիպտների քանակականացման համար օգտագործվող մեթոդ է, ցույց տվեց, որ Arabidopsis BBM-ի և WUS-ի արտահայտությունը կապված է տրանսգենային կոշտուկների և ընձյուղների առաջացման հետ:
Հաշվի առնելով ֆիտոհորմոնների կարևոր դերը բջիջների բաժանման և դիֆերենցիացիայի մեջ, հետազոտողները քանակապես չափել են վեց ֆիտոհորմոնների՝ օքսինի, ցիտոկինինի, աբսցիսաթթվի (ABA), գիբբերելինի (GA), ջասմոնաթթվի (JA), սալիցիլաթթվի (SA) և դրա մետաբոլիտների մակարդակները տրանսգենային բուսական մշակաբույսերում: Նրանց արդյունքները ցույց են տվել, որ ակտիվ օքսինի, ցիտոկինինի, ABA-ի և ոչ ակտիվ GA-ի մակարդակները մեծանում են բջիջների օրգանների դիֆերենցիացմանը զուգընթաց, ինչը ընդգծում է դրանց դերը բույսերի բջիջների դիֆերենցիացիայի և օրգանոգենեզի մեջ:
Բացի այդ, հետազոտողները օգտագործել են ՌՆԹ հաջորդականության տրանսկրիպտոմներ, որը գեների արտահայտման որակական և քանակական վերլուծության մեթոդ է, ակտիվ դիֆերենցիացիա ցուցաբերող տրանսգենային բջիջներում գեների արտահայտման օրինաչափությունները գնահատելու համար: Նրանց արդյունքները ցույց են տվել, որ բջիջների բազմացման և օքսինի հետ կապված գեները հարստացված են տարբերակված կարգավորվող գեներով: qPCR-ի միջոցով հետագա հետազոտությունը ցույց է տվել, որ տրանսգենային բջիջներում աճել կամ նվազել է չորս գեների արտահայտումը, այդ թվում՝ բույսերի բջիջների դիֆերենցիացիան, նյութափոխանակությունը, օրգանոգենեզը և օքսինի արձագանքը կարգավորող գեները:
Ընդհանուր առմամբ, այս արդյունքները բացահայտում են բույսերի վերականգնման նոր և բազմակողմանի մոտեցում, որը չի պահանջում ՊՇՌ արտաքին կիրառում: Բացի այդ, այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված համակարգը կարող է բարելավել բույսերի բջիջների դիֆերենցիացիայի հիմնարար գործընթացների մեր ըմբռնումը և բարելավել օգտակար բույսերի տեսակների կենսատեխնոլոգիական ընտրությունը:
Ընդգծելով իր աշխատանքի հնարավոր կիրառությունները՝ դոկտոր Իկավան ասել է. «Հաղորդված համակարգը կարող է բարելավել բույսերի բուծումը՝ տրամադրելով գործիք՝ տրանսգենային բույսերի բջիջների բջջային դիֆերենցիացիան խթանելու համար՝ առանց ՊՇՌ-ի անհրաժեշտության: Հետևաբար, նախքան տրանսգենային բույսերը որպես արտադրանք ընդունվեն, հասարակությունը կարագացնի բույսերի բուծումը և կնվազեցնի դրանց հետ կապված արտադրական ծախսերը»:
Դոցենտ Տոմոկո Իգավայի մասին Դոկտոր Տոմոկո Իկավան Ճապոնիայի Չիբա համալսարանի այգեգործության ասպիրանտուրայի, Մոլեկուլային բույսերի գիտությունների կենտրոնի և Տիեզերական գյուղատնտեսության և այգեգործության հետազոտությունների կենտրոնի դոցենտ է: Նրա հետազոտական ​​հետաքրքրությունների շրջանակը ներառում է բույսերի սեռական բազմացումը և զարգացումը, ինչպես նաև բույսերի կենսատեխնոլոգիան: Նրա աշխատանքը կենտրոնացած է սեռական բազմացման և բույսերի բջիջների դիֆերենցման մոլեկուլային մեխանիզմների ըմբռնման վրա՝ օգտագործելով տարբեր տրանսգենային համակարգեր: Նա ունի մի շարք հրապարակումներ այս ոլորտներում և անդամակցում է Բույսերի կենսատեխնոլոգիայի Ճապոնիայի ընկերությանը, Բուսաբանական ընկերությանը, Բույսերի բուծման ճապոնական ընկերությանը, Բույսերի ֆիզիոլոգների ճապոնական ընկերությանը և Բույսերի սեռական բազմացման ուսումնասիրության միջազգային ընկերությանը:
Տրանսգենային բջիջների ինքնավար դիֆերենցիացիան առանց հորմոնների արտաքին օգտագործման. էնդոգեն գեների արտահայտում և ֆիտոհորմոնների վարքագիծ
Հեղինակները հայտարարում են, որ հետազոտությունը անցկացվել է որևէ առևտրային կամ ֆինանսական հարաբերությունների բացակայության պայմաններում, որոնք կարող են մեկնաբանվել որպես շահերի բախման հավանական պատճառ։
Հրաժարում պատասխանատվությունից. AAAS-ը և EurekAlert-ը պատասխանատվություն չեն կրում EurekAlert-ում հրապարակված մամուլի հաղորդագրությունների ճշգրտության համար: Տեղեկատվության ցանկացած օգտագործում տեղեկատվությունը տրամադրող կազմակերպության կողմից կամ EurekAlert համակարգի միջոցով: