Imagine: I metudi tradiziunali di rigenerazione di e piante richiedenu l'usu di regulatori di crescita di e piante cum'è l'ormoni, chì ponu esse specifichi di e spezie è richiedenu assai travagliu. In un novu studiu, i scientifichi anu sviluppatu un novu sistema di rigenerazione di e piante regulendu a funzione è l'espressione di i geni implicati in a dedifferenziazione (proliferazione cellulare) è a ridifferenziazione (organogenesi) di e cellule vegetali. Vede di più
I metudi tradiziunali di rigenerazione di e piante necessitanu l'usu diregulatori di crescita di e piantecum'èormones, chì ponu esse specifichi di e spezie è richiedenu assai travagliu. In un novu studiu, i scientifichi anu sviluppatu un novu sistema di rigenerazione di e piante regulendu a funzione è l'espressione di i geni implicati in a dedifferenziazione (proliferazione cellulare) è a ridifferenziazione (organogenesi) di e cellule vegetali.
E piante sò state a principale fonte di nutrimentu per l'animali è l'omu per parechji anni. Inoltre, e piante sò aduprate per estrarre diversi cumposti farmaceutici è terapeutichi. Tuttavia, u so usu impropriu è a crescente dumanda di alimenti mettenu in risaltu a necessità di novi metudi di ripruduzzione di e piante. I progressi in a biotecnologia vegetale puderanu risolve e future carenze alimentari producendu piante geneticamente mudificate (GM) chì sò più produttive è resistenti à u cambiamentu climaticu.
Naturalmente, e piante ponu rigenerà piante interamente nove da una sola cellula "totipotente" (una cellula chì pò dà nascita à parechji tipi di cellule) dedifferenziendu si è ridifferenziendu si in cellule cù strutture è funzioni diverse. U cundiziunamentu artificiale di tali cellule totipotenti per mezu di a cultura di tessuti vegetali hè largamente utilizatu per a prutezzione di e piante, a ripruduzzione, a pruduzzione di spezie transgeniche è per scopi di ricerca scientifica. Tradizionalmente, a cultura di tessuti per a rigenerazione di e piante richiede l'usu di regulatori di crescita di e piante (GGR), cum'è auxine è citochinine, per cuntrullà a differenziazione cellulare. Tuttavia, e cundizioni ormonali ottimali ponu varià significativamente secondu a spezia di pianta, e cundizioni di cultura è u tipu di tissutu. Dunque, a creazione di cundizioni ottimali di esplorazione pò esse un compitu chì richiede tempu è travagliu.
Per superà stu prublema, a prufessoressa assuciata Tomoko Ikawa, inseme cù a prufessoressa assuciata Mai F. Minamikawa di l'Università di Chiba, u prufessore Hitoshi Sakakibara di a Scola di Studi Bio-Agricoli di l'Università di Nagoya è Mikiko Kojima, una tecnica esperta di RIKEN CSRS, anu sviluppatu un metudu universale per u cuntrollu di e piante per mezu di a regulazione. Espressione di geni di differenziazione cellulare "regulati da u sviluppu" (DR) per ottene a rigenerazione di e piante. Publicatu in u Volume 15 di Frontiers in Plant Science u 3 d'aprile di u 2024, u duttore Ikawa hà furnitu più infurmazioni nantu à u so travagliu di ricerca, dichjarendu: "U nostru sistema ùn usa micca PGR esterni, ma usa invece geni di fattori di trascrizione per cuntrullà a differenziazione cellulare. simile à e cellule pluripotenti indotte in i mammiferi."
I circadori anu espressu ectopicamente dui geni DR, BABY BOOM (BBM) è WUSCHEL (WUS), da Arabidopsis thaliana (usata cum'è pianta mudellu) è anu esaminatu u so effettu nantu à a differenziazione di e culture tissutali di tabaccu, lattuga è petunia. BBM codifica un fattore di trascrizione chì regula u sviluppu embrionale, mentre chì WUS codifica un fattore di trascrizione chì mantene l'identità di e cellule staminali in a regione di u meristema apicale di u germoglio.
I so esperimenti anu dimustratu chì l'espressione di Arabidopsis BBM o WUS da sola ùn hè micca sufficiente per induce a differenziazione cellulare in u tissutu di e foglie di tabacco. In cuntrastu, a coespressione di BBM funzionalmente miglioratu è WUS funzionalmente mudificatu induce un fenotipu di differenziazione autonoma accelerata. Senza l'usu di PCR, e cellule fogliari transgeniche si sò differenziate in callu (massa cellulare disurganizata), strutture verdi simili à organi è germogli avventizi. L'analisi quantitativa di a reazione a catena di a polimerasi (qPCR), un metudu utilizatu per quantificà i trascritti genichi, hà dimustratu chì l'espressione di Arabidopsis BBM è WUS era correlata cù a furmazione di calli è germogli transgenici.
Cunsiderendu u rolu cruciale di i fitormoni in a divisione è a differenziazione cellulare, i circadori anu quantificatu i livelli di sei fitormoni, vale à dì auxina, citochinina, acidu abscissicu (ABA), gibberellina (GA), acidu jasmonicu (JA), acidu salicylicu (SA) è i so metaboliti in e culture vegetali transgeniche. I so risultati anu dimustratu chì i livelli di auxina attiva, citochinina, ABA è GA inattiva aumentanu à misura chì e cellule si differenzianu in organi, mettendu in risaltu i so roli in a differenziazione di e cellule vegetali è l'organogenesi.
Inoltre, i circadori anu utilizatu i trascrittomi di sequenziamentu di l'ARN, un metudu per l'analisi qualitativa è quantitativa di l'espressione genica, per valutà i mudelli di espressione genica in e cellule transgeniche chì mostranu una differenziazione attiva. I so risultati anu dimustratu chì i geni ligati à a proliferazione cellulare è à l'auxina eranu arricchiti in geni regulati in modu differenziale. Un ulteriore esame cù a qPCR hà rivelatu chì e cellule transgeniche avianu aumentatu o diminuitu l'espressione di quattru geni, cumpresi i geni chì regulanu a differenziazione di e cellule vegetali, u metabolismu, l'organogenesi è a risposta à l'auxina.
In generale, sti risultati rivelanu un approcciu novu è versatile à a rigenerazione di e piante chì ùn richiede micca l'applicazione esterna di a PCR. Inoltre, u sistema utilizatu in questu studiu pò migliurà a nostra comprensione di i prucessi fundamentali di a differenziazione di e cellule vegetali è migliurà a selezzione biotecnologica di spezie vegetali utili.
Mettendu in risaltu l'applicazioni potenziali di u so travagliu, u duttore Ikawa hà dettu: "U sistema signalatu puderia migliurà a selezzione di e piante furnendu un strumentu per induce a differenziazione cellulare di e cellule vegetali transgeniche senza a necessità di PCR. Dunque, prima chì e piante transgeniche sianu accettate cum'è prudutti, a sucietà accelererà a selezzione di e piante è riducerà i costi di pruduzzione assuciati".
À propositu di a prufessoressa assuciata Tomoko Igawa A duttura Tomoko Ikawa hè assistente prufessore à a Graduate School of Horticulture, Center for Molecular Plant Sciences, è Center for Space Agriculture and Horticulture Research, Chiba University, Giappone. I so interessi di ricerca includenu a ripruduzzione sessuale è u sviluppu di e piante è a biotecnologia vegetale. U so travagliu si cuncentra nantu à a capiscitura di i meccanismi moleculari di a ripruduzzione sessuale è di a differenziazione di e cellule vegetali utilizendu diversi sistemi transgenici. Hà parechje publicazioni in questi campi è hè membru di a Japan Society of Plant Biotechnology, di a Botanical Society of Japan, di a Japanese Plant Breeding Society, di a Japanese Society of Plant Physiologists, è di a International Society for the Study of Plant Reproduction Sexuale.
Differenziazione autonoma di e cellule transgeniche senza usu esternu di ormoni: espressione di geni endogeni è cumpurtamentu di fitormoni
L'autori dichjaranu chì a ricerca hè stata realizata in assenza di qualsiasi relazione cummerciale o finanziaria chì puderia esse interpretata cum'è un putenziale cunflittu d'interessi.
Dichjarazione di non rispunsabilità: AAAS è EurekAlert ùn sò micca rispunsevuli di l'accuratezza di i cumunicati di stampa publicati nantu à EurekAlert! Ogni usu di l'infurmazione da l'urganizazione chì furnisce l'infurmazione o per mezu di u sistema EurekAlert.
Data di publicazione: 22 d'aostu 2024