वनस्पती पेशींच्या भेदभावावर नियंत्रण ठेवणाऱ्या जनुकांच्या अभिव्यक्तीचे नियमन करून संशोधक वनस्पती पुनरुत्पादनाची एक नवीन पद्धत विकसित करत आहेत.

 प्रतिमा: वनस्पती पुनरुत्पादनाच्या पारंपारिक पद्धतींमध्ये वनस्पती वाढीच्या नियामकांचा वापर आवश्यक असतो जसे की हार्मोन्स, जे प्रजाती विशिष्ट आणि श्रम-केंद्रित असू शकतात. एका नवीन अभ्यासात, शास्त्रज्ञांनी वनस्पती पेशींच्या विभेदन (पेशी प्रसार) आणि पुनर्भेदन (ऑर्गनोजेनेसिस) मध्ये सामील असलेल्या जनुकांच्या कार्याचे आणि अभिव्यक्तीचे नियमन करून एक नवीन वनस्पती पुनरुत्पादन प्रणाली विकसित केली आहे. अधिक पहा
वनस्पती पुनरुत्पादनाच्या पारंपारिक पद्धतींचा वापर आवश्यक आहेवनस्पती वाढ नियंत्रकजसे कीसंप्रेरकs, जे प्रजाती विशिष्ट आणि श्रम-केंद्रित असू शकते. एका नवीन अभ्यासात, शास्त्रज्ञांनी वनस्पती पेशींच्या डिडिफरेंशिएशन (पेशी प्रसार) आणि रिडिफरेंशिएशन (ऑर्गनोजेनेसिस) मध्ये सामील असलेल्या जनुकांच्या कार्याचे आणि अभिव्यक्तीचे नियमन करून एक नवीन वनस्पती पुनरुत्पादन प्रणाली विकसित केली आहे.
वनस्पती अनेक वर्षांपासून प्राणी आणि मानवांसाठी अन्नाचा मुख्य स्रोत आहेत. याव्यतिरिक्त, वनस्पतींचा वापर विविध औषधी आणि उपचारात्मक संयुगे काढण्यासाठी केला जातो. तथापि, त्यांचा गैरवापर आणि अन्नाची वाढती मागणी नवीन वनस्पती प्रजनन पद्धतींची आवश्यकता अधोरेखित करते. वनस्पती जैवतंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे भविष्यातील अन्नटंचाई दूर होऊ शकते, ज्यामुळे अधिक उत्पादक आणि हवामान बदलांना तोंड देणारी अनुवांशिकरित्या सुधारित (GM) वनस्पती तयार होऊ शकतात.
स्वाभाविकच, वनस्पती एकाच "टोटिपोटंट" पेशीपासून (अनेक पेशी प्रकारांना जन्म देऊ शकणारी पेशी) पूर्णपणे नवीन वनस्पतींचे पुनरुत्पादन वेगवेगळ्या रचना आणि कार्ये असलेल्या पेशींमध्ये विभेदन आणि पुनर्विभेदन करून करू शकतात. वनस्पती ऊतक संवर्धनाद्वारे अशा टोटिपोटंट पेशींचे कृत्रिम कंडिशनिंग वनस्पती संरक्षण, प्रजनन, ट्रान्सजेनिक प्रजातींचे उत्पादन आणि वैज्ञानिक संशोधन हेतूंसाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. पारंपारिकपणे, वनस्पती पुनरुत्पादनासाठी ऊतक संवर्धनासाठी पेशी भिन्नता नियंत्रित करण्यासाठी वनस्पती वाढ नियामक (GGRs), जसे की ऑक्सिन्स आणि सायटोकिनिन्सचा वापर आवश्यक असतो. तथापि, वनस्पती प्रजाती, संस्कृती परिस्थिती आणि ऊती प्रकारानुसार इष्टतम हार्मोनल परिस्थिती लक्षणीयरीत्या बदलू शकते. म्हणून, इष्टतम अन्वेषण परिस्थिती निर्माण करणे हे वेळखाऊ आणि श्रम-केंद्रित काम असू शकते.
या समस्येवर मात करण्यासाठी, असोसिएट प्रोफेसर टोमोको इकावा, चिबा विद्यापीठातील असोसिएट प्रोफेसर माई एफ. मिनामिकावा, नागोया विद्यापीठाच्या ग्रॅज्युएट स्कूल ऑफ बायो-अ‍ॅग्रिकल्चरल सायन्सेसचे प्रोफेसर हितोशी साकाकिबारा आणि RIKEN CSRS चे तज्ञ तंत्रज्ञ मिकिको कोजिमा यांच्यासमवेत, नियमनाद्वारे वनस्पती नियंत्रणासाठी एक सार्वत्रिक पद्धत विकसित केली. वनस्पती पुनरुत्पादन साध्य करण्यासाठी "विकासात्मकपणे नियंत्रित" (DR) पेशी भिन्नता जनुकांची अभिव्यक्ती. 3 एप्रिल 2024 रोजी फ्रंटियर्स इन प्लांट सायन्सच्या खंड 15 मध्ये प्रकाशित, डॉ. इकावा यांनी त्यांच्या संशोधन कार्याबद्दल अधिक माहिती दिली, असे म्हटले: "आमची प्रणाली बाह्य PGR वापरत नाही, परंतु त्याऐवजी पेशी भिन्नता नियंत्रित करण्यासाठी ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर जीन्स वापरते. सस्तन प्राण्यांमध्ये प्रेरित प्लुरिपोटेंट पेशींप्रमाणेच."
संशोधकांनी अरेबिडोप्सिस थालियाना (मॉडेल वनस्पती म्हणून वापरले जाणारे) पासून दोन DR जनुके, बेबी बूम (BBM) आणि WUSCHEL (WUS) हे एक्टोपिकली व्यक्त केले आणि तंबाखू, लेट्यूस आणि पेटुनियाच्या टिश्यू कल्चर भिन्नतेवर त्यांचा परिणाम तपासला. BBM एक ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर एन्कोड करतो जो भ्रूण विकासाचे नियमन करतो, तर WUS एक ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर एन्कोड करतो जो शूट एपिकल मेरिस्टेमच्या प्रदेशात स्टेम सेल ओळख राखतो.
त्यांच्या प्रयोगांवरून असे दिसून आले की तंबाखूच्या पानांच्या ऊतींमध्ये पेशी भिन्नता निर्माण करण्यासाठी केवळ अरबीडोप्सिस बीबीएम किंवा डब्ल्यूयूएसची अभिव्यक्ती पुरेशी नाही. याउलट, कार्यात्मकदृष्ट्या वाढलेले बीबीएम आणि कार्यात्मकदृष्ट्या सुधारित डब्ल्यूयूएसची सहअभिव्यक्ती एक प्रवेगक स्वायत्त भिन्नता फेनोटाइप प्रेरित करते. पीसीआरचा वापर न करता, ट्रान्सजेनिक पानांच्या पेशी कॅलस (अव्यवस्थित पेशी वस्तुमान), हिरव्या अवयवासारख्या संरचना आणि साहसी कळ्यांमध्ये विभक्त झाल्या. परिमाणात्मक पॉलिमरेझ चेन रिएक्शन (क्यूपीसीआर) विश्लेषण, जीन ट्रान्सक्रिप्ट्सचे प्रमाण मोजण्यासाठी वापरली जाणारी एक पद्धत, दर्शविते की अरबीडोप्सिस बीबीएम आणि डब्ल्यूयूएस अभिव्यक्ती ट्रान्सजेनिक कॅली आणि अंकुरांच्या निर्मितीशी संबंधित आहेत.
पेशी विभाजन आणि भेदभावात फायटोहार्मोन्सची महत्त्वाची भूमिका लक्षात घेऊन, संशोधकांनी ट्रान्सजेनिक वनस्पती पिकांमध्ये ऑक्सिन, सायटोकिनिन, अ‍ॅब्सिसिक अ‍ॅसिड (एबीए), गिब्बेरेलिन (जीए), जॅस्मोनिक अ‍ॅसिड (जेए), सॅलिसिलिक अ‍ॅसिड (एसए) आणि त्याचे मेटाबोलाइट्स या सहा फायटोहार्मोन्सची पातळी मोजली. त्यांच्या निकालांवरून असे दिसून आले की पेशी अवयवांमध्ये विभक्त होत असताना सक्रिय ऑक्सिन, सायटोकिनिन, एबीए आणि निष्क्रिय जीएची पातळी वाढते, ज्यामुळे वनस्पती पेशी भेदभाव आणि ऑर्गनोजेनेसिसमध्ये त्यांची भूमिका अधोरेखित होते.
याव्यतिरिक्त, संशोधकांनी सक्रिय भिन्नता प्रदर्शित करणाऱ्या ट्रान्सजेनिक पेशींमध्ये जनुक अभिव्यक्तीच्या नमुन्यांचे मूल्यांकन करण्यासाठी, जनुक अभिव्यक्तीच्या गुणात्मक आणि परिमाणात्मक विश्लेषणासाठी एक पद्धत, आरएनए सिक्वेन्सिंग ट्रान्सक्रिप्टोम्स वापरली. त्यांच्या निकालांवरून असे दिसून आले की पेशी प्रसार आणि ऑक्सिनशी संबंधित जनुके विभेदकपणे नियंत्रित केलेल्या जनुकांमध्ये समृद्ध झाली. qPCR वापरून पुढील तपासणीत असे दिसून आले की ट्रान्सजेनिक पेशींनी चार जनुकांची अभिव्यक्ती वाढवली किंवा कमी केली होती, ज्यामध्ये वनस्पती पेशी भिन्नता, चयापचय, ऑर्गनोजेनेसिस आणि ऑक्सिन प्रतिसाद नियंत्रित करणारे जनुके समाविष्ट होते.
एकंदरीत, हे निकाल वनस्पती पुनरुत्पादनासाठी एक नवीन आणि बहुमुखी दृष्टिकोन प्रकट करतात ज्यासाठी PCR च्या बाह्य वापराची आवश्यकता नाही. याव्यतिरिक्त, या अभ्यासात वापरलेली प्रणाली वनस्पती पेशी भिन्नतेच्या मूलभूत प्रक्रियांबद्दलची आपली समज सुधारू शकते आणि उपयुक्त वनस्पती प्रजातींच्या जैवतंत्रज्ञान निवडीत सुधारणा करू शकते.
त्यांच्या कामाच्या संभाव्य उपयोगांवर प्रकाश टाकताना, डॉ. इकावा म्हणाले, "पीसीआरची आवश्यकता न बाळगता ट्रान्सजेनिक वनस्पती पेशींचे सेल्युलर भिन्नता प्रेरित करण्यासाठी एक साधन प्रदान करून अहवाल दिलेली प्रणाली वनस्पती प्रजनन सुधारू शकते. म्हणूनच, ट्रान्सजेनिक वनस्पतींना उत्पादने म्हणून स्वीकारण्यापूर्वी, समाज वनस्पती प्रजननाला गती देईल आणि संबंधित उत्पादन खर्च कमी करेल."
सहयोगी प्राध्यापक टोमोको इगावा बद्दल डॉ. टोमोको इकावा या जपानमधील चिबा विद्यापीठातील सेंटर फॉर मॉलिक्युलर प्लांट सायन्सेस आणि सेंटर फॉर स्पेस अॅग्रिकल्चर अँड हॉर्टिकल्चर रिसर्च, ग्रॅज्युएट स्कूल ऑफ हॉर्टिकल्चर येथे सहाय्यक प्राध्यापक आहेत. त्यांच्या संशोधन आवडींमध्ये वनस्पती लैंगिक पुनरुत्पादन आणि विकास आणि वनस्पती जैवतंत्रज्ञान यांचा समावेश आहे. त्यांचे काम विविध ट्रान्सजेनिक प्रणालींचा वापर करून लैंगिक पुनरुत्पादन आणि वनस्पती पेशी भिन्नतेच्या आण्विक यंत्रणा समजून घेण्यावर केंद्रित आहे. या क्षेत्रात त्यांचे अनेक प्रकाशने आहेत आणि त्या जपान सोसायटी ऑफ प्लांट बायोटेक्नॉलॉजी, बोटॅनिकल सोसायटी ऑफ जपान, जपानी प्लांट ब्रीडिंग सोसायटी, जपानी सोसायटी ऑफ प्लांट फिजियोलॉजिस्ट आणि इंटरनॅशनल सोसायटी फॉर द स्टडी ऑफ प्लांट सेक्शुअल रिप्रोडक्शनच्या सदस्य आहेत.
हार्मोन्सच्या बाह्य वापराशिवाय ट्रान्सजेनिक पेशींचे स्वायत्त भेदभाव: अंतर्जात जनुकांची अभिव्यक्ती आणि फायटोहार्मोन्सचे वर्तन
लेखकांनी असे घोषित केले आहे की हे संशोधन कोणत्याही व्यावसायिक किंवा आर्थिक संबंधांच्या अनुपस्थितीत केले गेले होते ज्याचा अर्थ हितसंबंधांचा संभाव्य संघर्ष म्हणून घेतला जाऊ शकतो.
अस्वीकरण: युरेकअलर्टवर प्रकाशित झालेल्या प्रेस रिलीझच्या अचूकतेसाठी AAAS आणि युरेकअलर्ट जबाबदार नाहीत! माहिती प्रदान करणाऱ्या संस्थेने किंवा युरेकअलर्ट प्रणालीद्वारे माहितीचा कोणताही वापर.