మొక్కల కణ వైవిధ్యాన్ని నియంత్రించే జన్యువుల వ్యక్తీకరణను నియంత్రించడం ద్వారా మొక్కల పునరుత్పత్తికి పరిశోధకులు ఒక కొత్త పద్ధతిని అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.

 చిత్రం: మొక్కల పునరుత్పత్తి యొక్క సాంప్రదాయ పద్ధతులకు హార్మోన్ల వంటి మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాల వాడకం అవసరం, ఇవి జాతులకు ప్రత్యేకమైనవి మరియు శ్రమతో కూడుకున్నవి కావచ్చు. ఒక కొత్త అధ్యయనంలో, శాస్త్రవేత్తలు మొక్క కణాల డీడిఫరెన్షియేషన్ (కణ విస్తరణ) మరియు రీడిఫరెన్షియేషన్ (ఆర్గానోజెనిసిస్)లో పాల్గొన్న జన్యువుల పనితీరు మరియు వ్యక్తీకరణను నియంత్రించడం ద్వారా కొత్త మొక్కల పునరుత్పత్తి వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేశారు. మరిన్ని చూడండి
మొక్కల పునరుత్పత్తి యొక్క సాంప్రదాయ పద్ధతులకు ఉపయోగం అవసరంమొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలువంటివిహార్మోన్లు, ఇది జాతులకు ప్రత్యేకమైనది మరియు శ్రమతో కూడుకున్నది కావచ్చు. ఒక కొత్త అధ్యయనంలో, శాస్త్రవేత్తలు మొక్క కణాల డీడిఫరెన్షియేషన్ (కణ విస్తరణ) మరియు రీడిఫరెన్షియేషన్ (ఆర్గానోజెనిసిస్)లో పాల్గొన్న జన్యువుల పనితీరు మరియు వ్యక్తీకరణను నియంత్రించడం ద్వారా కొత్త మొక్కల పునరుత్పత్తి వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేశారు.
జంతువులు మరియు మానవులకు అనేక సంవత్సరాలుగా మొక్కలు ప్రధాన ఆహార వనరుగా ఉన్నాయి. అదనంగా, మొక్కలను వివిధ ఔషధ మరియు చికిత్సా సమ్మేళనాలను తీయడానికి ఉపయోగిస్తారు. అయితే, వాటి దుర్వినియోగం మరియు ఆహారం కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్ కొత్త మొక్కల పెంపకం పద్ధతుల అవసరాన్ని హైలైట్ చేస్తుంది. మొక్కల బయోటెక్నాలజీలో పురోగతి జన్యుపరంగా మార్పు చెందిన (GM) మొక్కలను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా భవిష్యత్తులో ఆహార కొరతను పరిష్కరించగలదు, ఇవి మరింత ఉత్పాదకత మరియు వాతావరణ మార్పులకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి.
సహజంగానే, మొక్కలు ఒకే "టోటిపోటెంట్" కణం (బహుళ కణ రకాలను ఉత్పత్తి చేయగల కణం) నుండి విభిన్న నిర్మాణాలు మరియు విధులు కలిగిన కణాలలోకి విభేదీకరణ మరియు పునఃభేదీకరణ ద్వారా పూర్తిగా కొత్త మొక్కలను పునరుత్పత్తి చేయగలవు. మొక్కల కణజాల సంస్కృతి ద్వారా అటువంటి టోటిపోటెంట్ కణాల కృత్రిమ కండిషనింగ్ మొక్కల రక్షణ, పెంపకం, జన్యుమార్పిడి జాతుల ఉత్పత్తి మరియు శాస్త్రీయ పరిశోధన ప్రయోజనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. సాంప్రదాయకంగా, మొక్కల పునరుత్పత్తి కోసం కణజాల సంస్కృతికి కణ భేదాన్ని నియంత్రించడానికి ఆక్సిన్లు మరియు సైటోకినిన్లు వంటి మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు (GGRలు) ఉపయోగించడం అవసరం. అయితే, మొక్క జాతులు, సంస్కృతి పరిస్థితులు మరియు కణజాల రకాన్ని బట్టి సరైన హార్మోన్ల పరిస్థితులు గణనీయంగా మారవచ్చు. అందువల్ల, సరైన అన్వేషణ పరిస్థితులను సృష్టించడం సమయం తీసుకునే మరియు శ్రమతో కూడుకున్న పని కావచ్చు.
ఈ సమస్యను అధిగమించడానికి, అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ టోమోకో ఇకావా, చిబా విశ్వవిద్యాలయం నుండి అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ మై ఎఫ్. మినామికావా, నగోయా విశ్వవిద్యాలయ గ్రాడ్యుయేట్ స్కూల్ ఆఫ్ బయో-అగ్రికల్చరల్ సైన్సెస్ నుండి ప్రొఫెసర్ హితోషి సకాకిబారా మరియు RIKEN CSRS నుండి నిపుణుడైన సాంకేతిక నిపుణుడు మికికో కోజిమాతో కలిసి, నియంత్రణ ద్వారా మొక్కల నియంత్రణ కోసం ఒక సార్వత్రిక పద్ధతిని అభివృద్ధి చేశారు. మొక్కల పునరుత్పత్తిని సాధించడానికి "అభివృద్ధిపరంగా నియంత్రించబడిన" (DR) కణ భేద జన్యువుల వ్యక్తీకరణ. ఏప్రిల్ 3, 2024న ఫ్రాంటియర్స్ ఇన్ ప్లాంట్ సైన్స్ వాల్యూమ్ 15లో ప్రచురించబడిన డాక్టర్ ఇకావా వారి పరిశోధన పని గురించి మరింత సమాచారాన్ని అందించారు, "మా వ్యవస్థ బాహ్య PGRలను ఉపయోగించదు, బదులుగా కణ భేదాన్ని నియంత్రించడానికి ట్రాన్స్క్రిప్షన్ ఫ్యాక్టర్ జన్యువులను ఉపయోగిస్తుంది. క్షీరదాలలో ప్రేరేపించబడిన ప్లూరిపోటెంట్ కణాల మాదిరిగానే."
పరిశోధకులు అరబిడోప్సిస్ థాలియానా (నమూనా మొక్కగా ఉపయోగిస్తారు) నుండి రెండు DR జన్యువులు, BABY BOOM (BBM) మరియు WUSCHEL (WUS) లను ఎక్టోపికల్‌గా వ్యక్తీకరించారు మరియు పొగాకు, లెట్యూస్ మరియు పెటునియా యొక్క కణజాల సంస్కృతి భేదంపై వాటి ప్రభావాన్ని పరిశీలించారు. BBM పిండం అభివృద్ధిని నియంత్రించే ట్రాన్స్క్రిప్షన్ కారకాన్ని ఎన్కోడ్ చేస్తుంది, అయితే WUS షూట్ ఎపికల్ మెరిస్టెమ్ ప్రాంతంలో స్టెమ్ సెల్ గుర్తింపును నిర్వహించే ట్రాన్స్క్రిప్షన్ కారకాన్ని ఎన్కోడ్ చేస్తుంది.
పొగాకు ఆకు కణజాలంలో కణ భేదాన్ని ప్రేరేపించడానికి అరబిడోప్సిస్ BBM లేదా WUS యొక్క వ్యక్తీకరణ మాత్రమే సరిపోదని వారి ప్రయోగాలు చూపించాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, క్రియాత్మకంగా మెరుగుపరచబడిన BBM మరియు క్రియాత్మకంగా సవరించబడిన WUS యొక్క సహ-వ్యక్తీకరణ వేగవంతమైన స్వయంప్రతిపత్తి భేద సమలక్షణాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది. PCR ఉపయోగించకుండా, ట్రాన్స్‌జెనిక్ లీఫ్ కణాలు కాల్లస్ (అస్తవ్యస్తమైన కణ ద్రవ్యరాశి), ఆకుపచ్చ అవయవ-వంటి నిర్మాణాలు మరియు అడ్వెంటిషియస్ మొగ్గలుగా విభజించబడ్డాయి. జన్యు ట్రాన్స్‌క్రిప్ట్‌లను లెక్కించడానికి ఉపయోగించే ఒక పద్ధతి అయిన క్వాంటిటేటివ్ పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్ (qPCR) విశ్లేషణ, అరబిడోప్సిస్ BBM మరియు WUS వ్యక్తీకరణ ట్రాన్స్‌జెనిక్ కాలి మరియు రెమ్మల ఏర్పాటుతో పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని చూపించింది.
కణ విభజన మరియు భేదంలో ఫైటోహార్మోన్‌ల కీలక పాత్రను పరిగణనలోకి తీసుకుని, పరిశోధకులు ఆరు ఫైటోహార్మోన్‌ల స్థాయిలను లెక్కించారు, అవి ఆక్సిన్, సైటోకినిన్, అబ్సిసిక్ ఆమ్లం (ABA), గిబ్బరెల్లిన్ (GA), జాస్మోనిక్ ఆమ్లం (JA), సాలిసిలిక్ ఆమ్లం (SA) మరియు ట్రాన్స్‌జెనిక్ మొక్కల పంటలలో దాని జీవక్రియలు. కణాలు అవయవాలుగా విభేదించేటప్పుడు క్రియాశీల ఆక్సిన్, సైటోకినిన్, ABA మరియు నిష్క్రియాత్మక GA స్థాయిలు పెరుగుతాయని, మొక్క కణ భేదం మరియు ఆర్గానోజెనిసిస్‌లో వాటి పాత్రలను హైలైట్ చేస్తాయని వారి ఫలితాలు చూపించాయి.
అదనంగా, పరిశోధకులు జన్యు వ్యక్తీకరణ యొక్క గుణాత్మక మరియు పరిమాణాత్మక విశ్లేషణకు ఒక పద్ధతి అయిన RNA సీక్వెన్సింగ్ ట్రాన్స్క్రిప్టోమ్‌లను ఉపయోగించారు, ఇది క్రియాశీల భేదాన్ని ప్రదర్శించే ట్రాన్స్‌జెనిక్ కణాలలో జన్యు వ్యక్తీకరణ యొక్క నమూనాలను అంచనా వేయడానికి. కణాల విస్తరణ మరియు ఆక్సిన్‌కు సంబంధించిన జన్యువులు భేదాత్మకంగా నియంత్రించబడిన జన్యువులలో సమృద్ధిగా ఉన్నాయని వారి ఫలితాలు చూపించాయి. qPCR ఉపయోగించి మరింత పరిశీలించినప్పుడు, ట్రాన్స్‌జెనిక్ కణాలు నాలుగు జన్యువుల వ్యక్తీకరణను పెంచాయని లేదా తగ్గించాయని తేలింది, వీటిలో మొక్క కణ భేదం, జీవక్రియ, ఆర్గానోజెనిసిస్ మరియు ఆక్సిన్ ప్రతిస్పందనను నియంత్రించే జన్యువులు ఉన్నాయి.
మొత్తంమీద, ఈ ఫలితాలు PCR యొక్క బాహ్య అప్లికేషన్ అవసరం లేని మొక్కల పునరుత్పత్తికి కొత్త మరియు బహుముఖ విధానాన్ని వెల్లడిస్తున్నాయి. అదనంగా, ఈ అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన వ్యవస్థ మొక్కల కణ భేదం యొక్క ప్రాథమిక ప్రక్రియలపై మన అవగాహనను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఉపయోగకరమైన మొక్క జాతుల బయోటెక్నాలజీ ఎంపికను మెరుగుపరుస్తుంది.
తన పని యొక్క సంభావ్య అనువర్తనాలను హైలైట్ చేస్తూ, డాక్టర్ ఇకావా ఇలా అన్నారు, "PCR అవసరం లేకుండా ట్రాన్స్జెనిక్ మొక్క కణాల సెల్యులార్ భేదాన్ని ప్రేరేపించడానికి ఒక సాధనాన్ని అందించడం ద్వారా నివేదించబడిన వ్యవస్థ మొక్కల పెంపకాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. అందువల్ల, ట్రాన్స్జెనిక్ మొక్కలను ఉత్పత్తులుగా అంగీకరించే ముందు, సమాజం మొక్కల పెంపకాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది మరియు సంబంధిత ఉత్పత్తి ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది."
అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ టోమోకో ఇగావా గురించి డాక్టర్ టోమోకో ఇకావా జపాన్‌లోని చిబా విశ్వవిద్యాలయంలోని గ్రాడ్యుయేట్ స్కూల్ ఆఫ్ హార్టికల్చర్, సెంటర్ ఫర్ మాలిక్యులర్ ప్లాంట్ సైన్సెస్ మరియు సెంటర్ ఫర్ స్పేస్ అగ్రికల్చర్ అండ్ హార్టికల్చర్ రీసెర్చ్‌లో అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్‌గా పనిచేస్తున్నారు. ఆమె పరిశోధనలో మొక్కల లైంగిక పునరుత్పత్తి మరియు అభివృద్ధి మరియు మొక్కల బయోటెక్నాలజీ ఉన్నాయి. వివిధ జన్యుమార్పిడి వ్యవస్థలను ఉపయోగించి లైంగిక పునరుత్పత్తి మరియు మొక్కల కణ భేదం యొక్క పరమాణు విధానాలను అర్థం చేసుకోవడంపై ఆమె పని దృష్టి పెడుతుంది. ఈ రంగాలలో ఆమెకు అనేక ప్రచురణలు ఉన్నాయి మరియు జపాన్ సొసైటీ ఆఫ్ ప్లాంట్ బయోటెక్నాలజీ, బొటానికల్ సొసైటీ ఆఫ్ జపాన్, జపనీస్ ప్లాంట్ బ్రీడింగ్ సొసైటీ, జపనీస్ సొసైటీ ఆఫ్ ప్లాంట్ ఫిజియాలజిస్ట్‌లు మరియు ఇంటర్నేషనల్ సొసైటీ ఫర్ ది స్టడీ ఆఫ్ ప్లాంట్ సెక్సువల్ రిప్రొడక్షన్‌లో సభ్యురాలు.
హార్మోన్ల బాహ్య వినియోగం లేకుండా ట్రాన్స్‌జెనిక్ కణాల స్వయంప్రతిపత్తి భేదం: ఎండోజెనస్ జన్యువుల వ్యక్తీకరణ మరియు ఫైటోహార్మోన్‌ల ప్రవర్తన.
ఆసక్తి సంఘర్షణగా భావించే వాణిజ్య లేదా ఆర్థిక సంబంధాలు లేనప్పుడు ఈ పరిశోధన నిర్వహించబడిందని రచయితలు ప్రకటించారు.
నిరాకరణ: EurekAlertలో ప్రచురించబడిన పత్రికా ప్రకటనల ఖచ్చితత్వానికి AAAS మరియు EurekAlert బాధ్యత వహించవు! సమాచారాన్ని అందించే సంస్థ లేదా EurekAlert వ్యవస్థ ద్వారా సమాచారాన్ని ఉపయోగించడం.