Gambar: Cara tradisional kanggo regenerasi tanduran mbutuhake panggunaan pengatur pertumbuhan tanduran kayata hormon, sing bisa spesifik spesies lan mbutuhake tenaga kerja akeh. Ing panliten anyar, para ilmuwan wis ngembangake sistem regenerasi tanduran anyar kanthi ngatur fungsi lan ekspresi gen sing ana gandhengane karo dediferensiasi (proliferasi sel) lan rediferensiasi (organogenesis) sel tanduran. Deleng liyane
Cara tradisional kanggo regenerasi tanduran mbutuhake panggunaanpengatur pertumbuhan tanamankaya tahormons, sing bisa dadi spesies tartamtu lan mbutuhake tenaga kerja akeh. Ing panliten anyar, para ilmuwan wis ngembangake sistem regenerasi tanduran anyar kanthi ngatur fungsi lan ekspresi gen sing ana gandhengane karo dediferensiasi (proliferasi sel) lan rediferensiasi (organogenesis) sel tanduran.
Tanduran wis dadi sumber pangan utama kanggo kewan lan manungsa sajrone pirang-pirang taun. Kajaba iku, tanduran digunakake kanggo ngekstrak macem-macem senyawa farmasi lan terapeutik. Nanging, penyalahgunaan lan panjaluk panganan sing saya tambah nuduhake kabutuhan metode pemuliaan tanduran anyar. Kemajuan ing bioteknologi tanduran bisa ngatasi kekurangan pangan ing mangsa ngarep kanthi ngasilake tanduran sing dimodifikasi sacara genetis (GM) sing luwih produktif lan tahan marang perubahan iklim.
Lumrahé, tanduran bisa nggawé ulang tanduran anyar saka siji sèl "totipoten" (sèl sing bisa ngasilaké pirang-pirang jinis sèl) kanthi dediferensiasi lan rediferensiasi dadi sèl kanthi struktur lan fungsi sing béda. Pengondisian buatan sèl totipoten kasebut liwat kultur jaringan tanduran digunakaké sacara wiyar kanggo perlindungan tanduran, pemuliaan, produksi spesies transgenik, lan kanggo tujuan riset ilmiah. Sacara tradisional, kultur jaringan kanggo regenerasi tanduran mbutuhake panggunaan pengatur pertumbuhan tanduran (GGR), kayata auksin lan sitokinin, kanggo ngontrol diferensiasi sèl. Nanging, kondisi hormonal sing optimal bisa béda-béda gumantung saka sèl tanduran, kondisi kultur, lan jinis jaringan. Mulane, nggawé kondisi eksplorasi sing optimal bisa dadi tugas sing mbutuhake wektu lan tenaga sing akèh.
Kanggo ngatasi masalah iki, Profesor Madya Tomoko Ikawa, bebarengan karo Profesor Madya Mai F. Minamikawa saka Universitas Chiba, Profesor Hitoshi Sakakibara saka Sekolah Pascasarjana Ilmu Bio-Pertanian Universitas Nagoya lan Mikiko Kojima, teknisi ahli saka RIKEN CSRS, ngembangake metode universal kanggo kontrol tanduran liwat regulasi. Ekspresi gen diferensiasi sel "diatur perkembangan" (DR) kanggo entuk regenerasi tanduran. Diterbitake ing Volume 15 saka Frontiers in Plant Science tanggal 3 April 2024, Dr. Ikawa menehi informasi luwih lanjut babagan karya riset, kanthi nyatakake: "Sistem kita ora nggunakake PGR eksternal, nanging nggunakake gen faktor transkripsi kanggo ngontrol diferensiasi sel. padha karo sel pluripoten sing diinduksi ing mamalia."
Para peneliti ngekspresikake rong gen DR kanthi ektopik, BABY BOOM (BBM) lan WUSCHEL (WUS), saka Arabidopsis thaliana (digunakake minangka tanduran model) lan nliti efek kasebut ing diferensiasi kultur jaringan tembakau, selada, lan petunia. BBM ngode faktor transkripsi sing ngatur perkembangan embrio, dene WUS ngode faktor transkripsi sing njaga identitas sel punca ing wilayah meristem apikal tunas.
Eksperimen-eksperimen kasebut nuduhake yen ekspresi Arabidopsis BBM utawa WUS wae ora cukup kanggo ngindhuksi diferensiasi sel ing jaringan godhong rokok. Kosok baline, koekspresi BBM sing ditingkatake sacara fungsional lan WUS sing dimodifikasi sacara fungsional ngindhuksi fenotipe diferensiasi otonom sing dipercepat. Tanpa nggunakake PCR, sel godhong transgenik diferensiasi dadi kalus (massa sel sing ora teratur), struktur kaya organ ijo, lan tunas adventif. Analisis reaksi rantai polimerase kuantitatif (qPCR), metode sing digunakake kanggo ngitung transkrip gen, nuduhake yen ekspresi Arabidopsis BBM lan WUS ana hubungane karo pembentukan kalus lan tunas transgenik.
Ngelingi peran penting fitohormon ing pambelahan lan diferensiasi sel, para peneliti ngukur tingkat enem fitohormon, yaiku auksin, sitokinin, asam absisat (ABA), giberelin (GA), asam jasmonat (JA), asam salisilat (SA) lan metabolite ing tanduran transgenik. Asil panaliten nuduhake yen tingkat auksin aktif, sitokinin, ABA, lan GA sing ora aktif mundhak nalika sel berdiferensiasi dadi organ, sing nyoroti perane ing diferensiasi lan organogenesis sel tanduran.
Kajaba iku, para peneliti nggunakake transkriptom sekuensing RNA, sawijining metode kanggo analisis kualitatif lan kuantitatif ekspresi gen, kanggo ngevaluasi pola ekspresi gen ing sel transgenik sing nuduhake diferensiasi aktif. Asil kasebut nuduhake yen gen sing ana gandhengane karo proliferasi sel lan auksin diperkaya karo gen sing diatur kanthi beda. Pamriksaan luwih lanjut nggunakake qPCR nuduhake yen sel transgenik wis nambah utawa nyuda ekspresi papat gen, kalebu gen sing ngatur diferensiasi sel tanduran, metabolisme, organogenesis, lan respon auksin.
Sakabèhé, asil iki nuduhaké pendekatan anyar lan serbaguna kanggo regenerasi tanduran sing ora mbutuhaké aplikasi PCR saka njaba. Kajaba iku, sistem sing digunakaké ing panliten iki bisa ningkataké pangerten kita babagan prosès dhasar diferensiasi sèl tanduran lan ningkataké pilihan bioteknologi spesies tanduran sing migunani.
Nyoroti aplikasi potensial saka karyane, Dr. Ikawa ngendika, "Sistem sing dilapurake bisa ningkatake pemuliaan tanduran kanthi nyedhiyakake alat kanggo ngindhuksi diferensiasi seluler sel tanduran transgenik tanpa perlu PCR. Mulane, sadurunge tanduran transgenik ditampa minangka produk, masyarakat bakal nyepetake pemuliaan tanduran lan nyuda biaya produksi sing ana gandhengane."
Babagan Profesor Madya Tomoko Igawa Dr. Tomoko Ikawa minangka asisten profesor ing Sekolah Pascasarjana Hortikultura, Pusat Ilmu Tanaman Molekuler, lan Pusat Pertanian Luar Angkasa lan Riset Hortikultura, Universitas Chiba, Jepang. Minat riset dheweke kalebu reproduksi lan perkembangan seksual tanduran lan bioteknologi tanduran. Karyane fokus ing pangerten mekanisme molekuler reproduksi seksual lan diferensiasi sel tanduran nggunakake macem-macem sistem transgenik. Dheweke duwe sawetara publikasi ing bidang kasebut lan dadi anggota Masyarakat Bioteknologi Tanaman Jepang, Masyarakat Botani Jepang, Masyarakat Pemuliaan Tanaman Jepang, Masyarakat Fisiolog Tanaman Jepang, lan Masyarakat Internasional kanggo Studi Reproduksi Seksual Tanaman.
Diferensiasi otonom sel transgenik tanpa panggunaan hormon eksternal: ekspresi gen endogen lan prilaku fitohormon
Para penulis nyatakake yen riset iki ditindakake tanpa ana hubungan komersial utawa finansial sing bisa ditafsirake minangka potensi konflik kepentingan.
Penafian: AAAS lan EurekAlert ora tanggung jawab kanggo akurasi rilis pers sing diterbitake ing EurekAlert! Sembarang panggunaan informasi dening organisasi sing nyedhiyakake informasi utawa liwat sistem EurekAlert.
Wektu kiriman: 22 Agustus 2024