Şəkil: Bitki regenerasiyasının ənənəvi üsulları növlərə xas və əmək tələb edən hormonlar kimi bitki böyümə tənzimləyicilərinin istifadəsini tələb edir. Yeni bir araşdırmada alimlər bitki hüceyrələrinin dediferensiasiyasında (hüceyrə proliferasiyası) və rediferensiasiyasında (orqanogenez) iştirak edən genlərin funksiyasını və ifadəsini tənzimləyərək yeni bir bitki regenerasiyası sistemi hazırlayıblar. Daha çox bax
Bitki bərpasının ənənəvi üsulları istifadəni tələb edirbitki böyümə tənzimləyicilərikimihormons, növlərə xas və əmək tələb edən ola bilər. Yeni bir araşdırmada, elm adamları bitki hüceyrələrinin dediferensiasiyasında (hüceyrə proliferasiyası) və rediferensiasiyasında (orqanogenez) iştirak edən genlərin funksiyasını və ifadəsini tənzimləyərək yeni bir bitki regenerasiyası sistemi hazırladılar.
Bitkilər uzun illərdir heyvanlar və insanlar üçün əsas qida mənbəyi olmuşdur. Bundan əlavə, bitkilər müxtəlif əczaçılıq və terapevtik birləşmələrin çıxarılması üçün istifadə olunur. Lakin onların sui-istifadəsi və qidaya artan tələbat yeni bitki yetişdirmə metodlarına ehtiyacı vurğulayır. Bitki biotexnologiyasındakı irəliləyişlər iqlim dəyişikliyinə daha məhsuldar və davamlı olan genetik modifikasiya olunmuş (GM) bitkilər istehsal etməklə gələcək qida çatışmazlığını həll edə bilər.
Təbii ki, bitkilər tək bir "totipotent" hüceyrədən (birdən çox hüceyrə növü yarada bilən hüceyrə) fərqli struktur və funksiyalara malik hüceyrələrə dediferensiasiya və yenidən diferensiasiya yolu ilə tamamilə yeni bitkiləri bərpa edə bilərlər. Bu cür totipotent hüceyrələrin bitki toxuması kulturası vasitəsilə süni şəkildə kondisionerləşdirilməsi bitki mühafizəsi, yetişdirilməsi, transgen növlərin istehsalı və elmi tədqiqat məqsədləri üçün geniş istifadə olunur. Ənənəvi olaraq, bitki regenerasiyası üçün toxuma kulturası hüceyrə diferensiasiyasını idarə etmək üçün auksinlər və sitokininlər kimi bitki böyümə tənzimləyicilərinin (GGR) istifadəsini tələb edir. Lakin, optimal hormonal şərtlər bitki növündən, becərmə şəraitindən və toxuma növündən asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Buna görə də, optimal tədqiqat şəraitinin yaradılması vaxt aparan və əmək tələb edən bir iş ola bilər.
Bu problemi aradan qaldırmaq üçün dosent Tomoko İkava, Çiba Universitetindən dosent Mai F. Minamikava, Naqoya Universitetinin Bio-Kənd Təsərrüfatı Elmləri üzrə Ali Məktəbindən professor Hitoşi Sakakibara və RIKEN CSRS-dən mütəxəssis texnik Mikiko Kojima ilə birlikdə bitkilərin tənzimlənməsi yolu ilə idarə olunması üçün universal bir metod hazırladılar. Bitki regenerasiyasına nail olmaq üçün "inkişafla tənzimlənən" (DR) hüceyrə differensiasiyası genlərinin ifadəsi. 3 aprel 2024-cü ildə Bitki Elmi Sərhədlərinin 15-ci cildində dərc olunmuş Dr. İkava tədqiqat işləri haqqında əlavə məlumat verərək dedi: "Sistemimiz xarici PGR-lərdən istifadə etmir, əksinə hüceyrə differensiasiyasını idarə etmək üçün transkripsiya faktoru genlərindən istifadə edir. Bu, məməlilərdə induksiya edilən pluripotent hüceyrələrə bənzəyir."
Tədqiqatçılar Arabidopsis thaliana-dan (model bitki kimi istifadə olunur) iki DR genini, BABY BOOM (BBM) və WUSCHEL (WUS) ektopik olaraq ifadə etdilər və onların tütün, kahı və petuniyanın toxuma kulturasının differensiasiyasına təsirini araşdırdılar. BBM embrional inkişafı tənzimləyən transkripsiya faktorunu, WUS isə tumurcuq apikal meristemi bölgəsində kök hüceyrə kimliyini qoruyan transkripsiya faktorunu kodlayır.
Onların təcrübələri göstərdi ki, təkcə Arabidopsis BBM və ya WUS ifadəsi tütün yarpağı toxumasında hüceyrə differensiasiyasına səbəb olmaq üçün kifayət deyil. Bunun əksinə olaraq, funksional olaraq gücləndirilmiş BBM və funksional olaraq modifikasiya olunmuş WUS-un birgə ifadəsi sürətlənmiş muxtar differensiasiya fenotipinə səbəb olur. PCR istifadə edilmədən transgen yarpaq hüceyrələri kallusa (dağılmış hüceyrə kütləsi), yaşıl orqan kimi strukturlara və adventitiv tumurcuqlara differensiasiya olunur. Gen transkriptlərini kəmiyyətləşdirmək üçün istifadə edilən metod olan kəmiyyət polimeraza zəncirvari reaksiyası (qPCR) analizi göstərdi ki, Arabidopsis BBM və WUS ifadəsi transgen kallus və tumurcuqların əmələ gəlməsi ilə əlaqəlidir.
Fitohormonların hüceyrə bölünməsində və differensiasiyasında həlledici rolunu nəzərə alaraq, tədqiqatçılar transgen bitki bitkilərində altı fitohormonun, yəni auksin, sitokinin, absis turşusu (ABA), gibberellin (GA), jasmon turşusu (JA), salisil turşusu (SA) və onun metabolitlərinin səviyyələrini kəmiyyətcə müəyyən etdilər. Nəticələr göstərdi ki, hüceyrələr orqanlara differensiasiya olunduqca aktiv auksin, sitokinin, ABA və qeyri-aktiv GA səviyyələri artır və bu da onların bitki hüceyrə differensiasiyasında və orqanogenezindəki rolunu vurğulayır.
Bundan əlavə, tədqiqatçılar aktiv differensiasiya nümayiş etdirən transgen hüceyrələrdə gen ifadəsinin nümunələrini qiymətləndirmək üçün gen ifadəsinin keyfiyyət və kəmiyyət təhlili metodu olan RNT ardıcıllıq transkriptomlarından istifadə etdilər. Onların nəticələri göstərdi ki, hüceyrə proliferasiyası və auksinlə əlaqəli genlər differensiasiyalı şəkildə tənzimlənən genlərlə zəngindir. qPCR istifadə edərək aparılan əlavə tədqiqatlar transgen hüceyrələrdə bitki hüceyrələrinin differensiasiyasını, metabolizmini, orqanogenezi və auksin reaksiyasını tənzimləyən genlər də daxil olmaqla dörd genin ifadəsinin artdığını və ya azaldığını aşkar etdi.
Ümumilikdə, bu nəticələr bitki regenerasiyasına PCR-in xarici tətbiqini tələb etməyən yeni və çox yönlü bir yanaşma ortaya qoyur. Bundan əlavə, bu tədqiqatda istifadə edilən sistem bitki hüceyrələrinin differensiasiyasının fundamental prosesləri haqqında anlayışımızı artıra və faydalı bitki növlərinin biotexnoloji seçimini təkmilləşdirə bilər.
Doktor İkava işinin potensial tətbiqlərini vurğulayaraq dedi: “Məlumat verilən sistem PCR-ə ehtiyac olmadan transgen bitki hüceyrələrinin hüceyrə differensiasiyasını stimullaşdırmaq üçün bir vasitə təmin etməklə bitki seleksiyasını yaxşılaşdıra bilər. Buna görə də, transgen bitkilər məhsul kimi qəbul edilməzdən əvvəl cəmiyyət bitki seleksiyasını sürətləndirəcək və əlaqəli istehsal xərclərini azaldacaq.”
Dosent Tomoko İqava haqqında Dr. Tomoko İkava Yaponiyanın Çiba Universitetinin Bağçılıq üzrə Ali Məktəbinin, Molekulyar Bitki Elmləri Mərkəzinin və Kosmik Kənd Təsərrüfatı və Bağçılıq Tədqiqatları Mərkəzinin dosentidir. Onun tədqiqat maraqlarına bitkilərin cinsi çoxalması və inkişafı, eləcə də bitki biotexnologiyası daxildir. Onun işi müxtəlif transgen sistemlərdən istifadə edərək cinsi çoxalmanın və bitki hüceyrələrinin differensiasiyasının molekulyar mexanizmlərinin anlaşılmasına yönəlmişdir. Onun bu sahələrdə bir neçə nəşri var və Yaponiya Bitki Biotexnologiyası Cəmiyyətinin, Yaponiya Botanika Cəmiyyətinin, Yaponiya Bitki Yetişdirmə Cəmiyyətinin, Yaponiya Bitki Fizioloqları Cəmiyyətinin və Bitki Cinsi Çoxalmasının Tədqiqi üzrə Beynəlxalq Cəmiyyətin üzvüdür.
Transgen hüceyrələrin xarici hormonlardan istifadə etmədən avtonom differensiasiyası: endogen genlərin ifadəsi və fitohormonların davranışı
Müəlliflər iddia edirlər ki, tədqiqat potensial maraqların toqquşması kimi qəbul edilə biləcək hər hansı kommersiya və ya maliyyə münasibətlərinin olmadığı şəraitdə aparılıb.
İmtina: AAAS və EurekAlert, EurekAlert-də dərc olunan mətbuat açıqlamalarının dəqiqliyinə görə məsuliyyət daşımır! Məlumatı təqdim edən təşkilat tərəfindən və ya EurekAlert sistemi vasitəsilə məlumatların hər hansı bir istifadəsi qadağandır.
Yazı vaxtı: 22 Avqust 2024