Ìomhaigh: Feumaidh dòighean traidiseanta ath-nuadhachadh lusan riaghladairean fàis lusan leithid hormonaichean, a dh’ fhaodadh a bhith sònraichte do ghnèithean agus saothair-dian. Ann an sgrùdadh ùr, tha luchd-saidheans air siostam ùr ath-nuadhachadh lusan a leasachadh le bhith a’ riaghladh gnìomh agus abairt ginean a tha an sàs ann an dì-eadar-dhealachadh (iomadachadh cheallan) agus ath-eadar-dhealachadh (organogenesis) cheallan lusan. Seall barrachd
Feumaidh dòighean traidiseanta airson ath-nuadhachadh lusan cleachdadhriaghladairean fàs lusanLeithidhormonas, a dh’ fhaodadh a bhith sònraichte do ghnèithean agus saothair-dian. Ann an sgrùdadh ùr, tha luchd-saidheans air siostam ath-ghineadh planntrais ùr a leasachadh le bhith a’ riaghladh gnìomh agus abairt ginean a tha an sàs ann an dì-eadar-dhealachadh (iomadachadh cheallan) agus ath-eadar-dhealachadh (organogenesis) cheallan planntrais.
Tha lusan air a bhith nam prìomh thùs bìdh do bheathaichean agus do dhaoine airson iomadh bliadhna. A bharrachd air an sin, thathas a’ cleachdadh nan lusan gus diofar choimeasgaidhean cungaidh-leigheis is leigheasach a thoirt a-mach. Ach, tha an droch chleachdadh agus an t-iarrtas a tha a’ sìor fhàs airson biadh a’ cur cuideam air an fheum air dòighean ùra briodachaidh lusan. Dh’ fhaodadh adhartasan ann am bith-theicneòlas lusan fuasgladh fhaighinn air gainnead bìdh san àm ri teachd le bhith a’ dèanamh lusan atharraichte gu ginteil (GM) a tha nas cinneasaiche agus nas seasmhaiche ri atharrachadh clìomaid.
Gu nàdarra, faodaidh lusan lusan gu tur ùr ath-ghineadh bho aon chealla “totipotent” (cealla as urrainn iomadh seòrsa cealla a thoirt gu buil) le bhith gan dì-eadar-dhealachadh agus gan ath-eadar-dhealachadh gu bhith nan ceallan le structaran agus gnìomhan eadar-dhealaichte. Tha suidheachadh fuadain nan ceallan totipotent sin tro chultar clò planntrais air a chleachdadh gu farsaing airson dìon planntrais, briodadh, cinneasachadh ghnèithean tar-ghinte agus airson adhbharan rannsachaidh saidheansail. Gu traidiseanta, feumaidh cultar clò airson ath-ghineadh planntrais cleachdadh riaghladairean fàis planntrais (GGRn), leithid auxins agus cytokinins, gus smachd a chumail air eadar-dhealachadh cealla. Ach, faodaidh suidheachaidhean hormona as fheàrr atharrachadh gu mòr a rèir gnè a’ phlannt, suidheachaidhean a’ chultair agus an seòrsa clò. Mar sin, faodaidh cruthachadh suidheachaidhean rannsachaidh as fheàrr a bhith na obair a bheir ùine agus saothair mhòr.
Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, leasaich an t-Ollamh Co-cheangailte Tomoko Ikawa, còmhla ris an Ollamh Co-cheangailte Mai F. Minamikawa bho Oilthigh Chiba, an t-Ollamh Hitoshi Sakakibara bho Sgoil Cheumnaiche Saidheansan Bith-Àiteachais Oilthigh Nagoya agus Mikiko Kojima, teicneòlaiche eòlach bho RIKEN CSRS, dòigh uile-choitcheann airson smachd a chumail air lusan tro riaghladh. Abairteachadh ghinean eadar-dhealachaidh cealla “air an riaghladh gu leasachaidh” (DR) gus ath-nuadhachadh lusan a choileanadh. Air fhoillseachadh ann an Leabhar 15 de Frontiers in Plant Science air 3 Giblean, 2024, thug an Dr Ikawa tuilleadh fiosrachaidh mun obair rannsachaidh aca, ag ràdh: “Chan eil an siostam againn a’ cleachdadh PGRn taobh a-muigh, ach an àite sin bidh e a’ cleachdadh ginean factaran tar-sgrìobhaidh gus smachd a chumail air eadar-dhealachadh cealla. coltach ri ceallan pluripotent air an adhbhrachadh ann am mamalan.”
Chuir an luchd-rannsachaidh dà ghine DR, BABY BOOM (BBM) agus WUSCHEL (WUS), an cèill gu h-ectopach bho Arabidopsis thaliana (air a chleachdadh mar lus modail) agus rinn iad sgrùdadh air a’ bhuaidh a bh’ aca air eadar-dhealachadh cultar clò tombaca, leitis agus petunia. Bidh BBM a’ còdachadh factar tar-sgrìobhaidh a bhios a’ riaghladh leasachadh embryo, ach bidh WUS a’ còdachadh factar tar-sgrìobhaidh a bhios a’ cumail suas dearbh-aithne cealla gas ann an roinn meristem apical an t-seilg.
Sheall na deuchainnean aca nach eil abairteachadh Arabidopsis BBM no WUS leotha fhèin gu leòr airson eadar-dhealachadh cealla adhbhrachadh ann am clò duilleag tombaca. An coimeas ri sin, bidh co-abairteachadh BBM leasaichte gu gnìomhach agus WUS atharraichte gu gnìomhach ag adhbhrachadh fheinotype eadar-dhealachaidh fèin-riaghlaidh nas luaithe. Às aonais cleachdadh PCR, dh’ fhàs ceallan duille tar-ghineach gu callus (mais cealla neo-eagraichte), structaran uaine coltach ri organ agus gucagan tubaisteach. Sheall mion-sgrùdadh càileachdail ath-bhualadh slabhraidh polymerase (qPCR), dòigh a thathas a’ cleachdadh gus tar-sgrìobhaidhean gine a thomhas, gu robh abairt Arabidopsis BBM agus WUS co-cheangailte ri cruthachadh calli agus bhrògan tar-ghineach.
A’ beachdachadh air cho cudromach sa tha dreuchdan phytohormones ann an roinneadh agus eadar-dhealachadh cheallan, rinn an luchd-rannsachaidh tomhas air ìrean sia phytohormones, is iad sin auxin, cytokinin, searbhag abscisic (ABA), gibberellin (GA), searbhag jasmonic (JA), searbhag salicylic (SA) agus na metabolites aige ann am bàrr planntrais thar-ghinealach. Sheall na toraidhean aca gu bheil ìrean auxin gnìomhach, cytokinin, ABA, agus GA neo-ghnìomhach ag àrdachadh mar a bhios ceallan ag eadar-dhealachadh gu bhith nan organan, a’ soilleireachadh an dreuchdan ann an eadar-dhealachadh cheallan planntrais agus organogenesis.
A bharrachd air sin, chleachd an luchd-rannsachaidh transcriptomes sreath RNA, dòigh airson mion-sgrùdadh càileachdail is cainneachdail air gnìomhachd gine, gus pàtrain gnìomhachd gine a mheasadh ann an ceallan tar-ghinealach a bha a’ taisbeanadh eadar-dhealachadh gnìomhach. Sheall na toraidhean aca gu robh ginean co-cheangailte ri iomadachadh cheallan agus auxin air an neartachadh ann an ginean le riaghladh eadar-dhealaichte. Nochd tuilleadh sgrùdaidh a’ cleachdadh qPCR gu robh na ceallan tar-ghinealach air gnìomhachd ceithir ginean a mheudachadh no a lùghdachadh, a’ gabhail a-steach ginean a bhios a’ riaghladh eadar-dhealachadh cealla planntrais, metabolism, organogenesis, agus freagairt auxin.
Gu h-iomlan, tha na toraidhean seo a’ nochdadh dòigh-obrach ùr is ioma-chruthach airson ath-nuadhachadh lusan nach eil feumach air cleachdadh PCR bhon taobh a-muigh. A bharrachd air an sin, dh’ fhaodadh an siostam a chaidh a chleachdadh san sgrùdadh seo ar tuigse air pròiseasan bunaiteach eadar-dhealachaidh cheallan lusan a leasachadh agus taghadh bith-theicneòlais ghnèithean planntrais feumail a leasachadh.
A’ cur cuideam air na comasan a dh’fhaodadh a bhith aig an obair aige, thuirt an Dr Ikawa, “Dh’fhaodadh an siostam a chaidh aithris leasachadh a dhèanamh air briodadh lusan le bhith a’ toirt seachad inneal airson eadar-dhealachadh ceallach cheallan lusan tar-ghinealach a bhrosnachadh gun fheum air PCR. Mar sin, mus tèid gabhail ri lusan tar-ghinealach mar thoraidhean, luathaichidh an comann-shòisealta briodadh lusan agus lughdaichidh e cosgaisean cinneasachaidh co-cheangailte.”
Mu dheidhinn an Àrd-ollamh Co-cheangailte Tomoko Igawa Tha an Dr Tomoko Ikawa na h-àrd-ollamh cuideachaidh aig Sgoil Cheumnaichte Gharradaireachd, Ionad nan Saidheansan Lusan Moileciuil, agus Ionad airson Rannsachadh Àiteachais Fànais agus Garradaireachd, Oilthigh Chiba, Iapan. Tha ùidh aice ann an rannsachaidh a’ toirt a-steach at-riochdachadh agus leasachadh gnèitheasach lusan agus bith-theicneòlas lusan. Tha an obair aice ag amas air tuigse fhaighinn air na dòighean moileciuil airson at-riochdachadh gnèitheasach agus eadar-dhealachadh cealla lusan a’ cleachdadh diofar shiostaman tar-ghinealach. Tha grunn fhoillseachaidhean aice anns na raointean sin agus tha i na ball de Chomann Bith-theicneòlas Lusan Iapan, Comann Luibh-eòlais Iapan, Comann Briodachaidh Lusan Iapan, Comann Fiseòlaichean Lusan Iapan, agus a’ Chomann Eadar-nàiseanta airson Sgrùdadh At-riochdachadh Feise Lusan.
Eadar-dhealachadh fèin-riaghlaidh cheallan transgenic gun chleachdadh hormonaichean bhon taobh a-muigh: abairt ginean endogenous agus giùlan phytohormones
Tha na h-ùghdaran ag ràdh gun deach an rannsachadh a dhèanamh às aonais dàimhean malairteach no ionmhais sam bith a dh’ fhaodadh a bhith air am mìneachadh mar chòmhstri eadar com-pàirtean.
Àicheadh: Chan eil AAAS agus EurekAlert cunntachail airson cruinneas fiosan naidheachd a thèid fhoillseachadh air EurekAlert! Cleachdadh sam bith den fhiosrachadh leis a’ bhuidheann a tha a’ toirt seachad an fhiosrachaidh no tron t-siostam EurekAlert.
Àm puist: 22 Lùnastal 2024