Các nhà khoa học tìm ra cách ‘bẻ khóa’ để tái tạo mô thực vật

Tái sinh thực vật có thể xảy ra thông qua việc hình thành một khối các tế bào đa năng. Quá trình thu nhận tính đa năng bao gồm việc làm im lặng các gen để loại bỏ bộ nhớ mô ban đầu và mồi để kích hoạt bởi đầu vào bên ngoài. Dẫn đầu bởi giáo sư Sachihiro Matsunaga từ Đại học Khoa học Tokyo, một nhóm các nhà khoa học đã chỉ ra rằng khả năng tái sinh của thực vật đòi hỏi một demethylase nhất định có thể biểu hiện gen để đáp ứng với các tín hiệu tái sinh.

Trong các sinh vật đa bào, không phải tất cả các gen được thể hiện trong tất cả các tế bào, có nghĩa là không phải tất cả các tế bào tạo ra các enzyme hoặc protein giống nhau, và do đó không phải tất cả các tế bào đều có cùng sự trao đổi chất. Sự khác biệt này là một quá trình quan trọng trên các sinh vật đa bào, bao gồm cả thực vật và nấm. Nhưng khi các tế bào chuyên biệt, chúng trở nên không có ý nghĩa, nghĩa là chúng mất khả năng hình thành nhiều loại tế bào. Từ lâu, các nhà khoa học đã cố gắng lập trình lại các tế bào động vật có vú để có được tính đa năng bằng các biện pháp quyết liệt như chuyển hạt nhân và cảm ứng các yếu tố phiên mã. Tuy nhiên, thực vật có thể có được sức mạnh tái tạo tương tự thông qua đầu vào tín hiệu bên ngoài như hormone và căng thẳng. Một phần của hiện tượng được quy định bởi biểu sinh, bởi vì những sửa đổi này là epi hoặc “ở trên” các gen.

Giáo sư Matsunaga và nhóm của ông đã sử dụng Arabidopsis thaliana , một loài thực vật có hoa nhỏ thường được sử dụng trong sinh học thực vật, để nghiên cứu sửa đổi histone trên toàn bộ gen. Histones là các protein đóng gói DNA sinh vật nhân chuẩn, ngăn chặn nó được phiên mã hoặc giải mã. Tuy nhiên, khi được sửa đổi, sự nắm bắt của các protein này xung quanh phân tử DNA bị lỏng ra, giúp DNA được phiên mã dễ dàng hơn. Nhóm các nhà khoa học phát hiện ra rằng đó là demethylation (loại bỏ một nhóm methyl khỏi axit amin) của histone H3 bằng enzyme LDL3 tạo ra khả năng tái sinh cho cây. Cơ chế biểu sinh này cho phép các tế bào đa năng của cây quay trở lại trạng thái không hoạt động của nó và do đó đảm nhận danh tính của mô phân sinh cho các mô khác biệt bao gồm cả lá và thân.

Bởi vì không cần hạt giống để trồng những cây này, điều này có khả năng giúp các nhà khoa học phát triển cây nhanh hơn mà không cần ra hoa. “Bằng cách tăng cường khả năng sinh sản của cây, ngay cả khi không có hạt”, giáo sư Matsunaga chỉ ra, “có thể tăng số lượng cây vô tính chỉ có lá, thân và các bộ phận của rễ. giải quyết vấn đề thiếu lương thực toàn cầu bằng cách tăng sản lượng ngũ cốc và rau quả. “

Nguồn tin tức:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Khoa học Tokyo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Hiroya Ishihara, Kaoru Sugimoto, Paul T. Tarr, Haruka Temman, Satoshi Kadokura, Yayoi Inui, Takuya Sakamoto, Taku Sasaki, Mitsuhiro Aida, Takamasa Suzuki, Soichi Inagaki, Kengo Morohashi, Motoaki Seki Matsunaga. Prethylation demone quy định điều chỉnh năng lực tái sinh bắn . Truyền thông tự nhiên , 2019; 10 (1) DOI: 10.1038 / s41467-019-09386-5