સંશોધકો છોડના કોષ ભિન્નતાને નિયંત્રિત કરતા જનીનોની અભિવ્યક્તિને નિયંત્રિત કરીને છોડના પુનર્જીવનની એક નવી પદ્ધતિ વિકસાવી રહ્યા છે.

 છબી: છોડના પુનર્જીવનની પરંપરાગત પદ્ધતિઓ માટે હોર્મોન્સ જેવા છોડના વિકાસ નિયમનકારોનો ઉપયોગ જરૂરી છે, જે પ્રજાતિ-વિશિષ્ટ અને શ્રમ-સઘન હોઈ શકે છે. એક નવા અભ્યાસમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ છોડના કોષોના ડિડિફરન્શિએશન (કોષ પ્રસાર) અને રિડિફરન્શિએશન (ઓર્ગેનોજેનેસિસ) માં સામેલ જનીનોના કાર્ય અને અભિવ્યક્તિને નિયંત્રિત કરીને એક નવી છોડ પુનર્જીવન પ્રણાલી વિકસાવી છે. વધુ જુઓ
છોડના પુનર્જીવનની પરંપરાગત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ જરૂરી છેછોડ વૃદ્ધિ નિયમનકારોજેમ કેહોર્મોનs, જે પ્રજાતિ-વિશિષ્ટ અને શ્રમ-સઘન હોઈ શકે છે. એક નવા અભ્યાસમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ છોડના કોષોના ડિડિફરન્શિએશન (કોષ પ્રસાર) અને રિડિફરન્શિએશન (ઓર્ગેનોજેનેસિસ) માં સામેલ જનીનોના કાર્ય અને અભિવ્યક્તિને નિયંત્રિત કરીને એક નવી છોડ પુનર્જીવન પ્રણાલી વિકસાવી છે.
ઘણા વર્ષોથી પ્રાણીઓ અને મનુષ્યો માટે છોડ મુખ્ય ખોરાકનો સ્ત્રોત રહ્યા છે. વધુમાં, છોડનો ઉપયોગ વિવિધ ફાર્માસ્યુટિકલ અને ઉપચારાત્મક સંયોજનો કાઢવા માટે થાય છે. જો કે, તેમનો દુરુપયોગ અને ખોરાકની વધતી જતી માંગ નવી વનસ્પતિ સંવર્ધન પદ્ધતિઓની જરૂરિયાત પર ભાર મૂકે છે. વનસ્પતિ બાયોટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ ભવિષ્યમાં ખોરાકની અછતને આનુવંશિક રીતે સુધારેલા (GM) છોડનું ઉત્પાદન કરીને હલ કરી શકે છે જે વધુ ઉત્પાદક અને આબોહવા પરિવર્તન પ્રત્યે સ્થિતિસ્થાપક હોય છે.
સ્વાભાવિક રીતે, છોડ એક જ "ટોટીપોટેન્ટ" કોષ (એક કોષ જે બહુવિધ કોષ પ્રકારોને જન્મ આપી શકે છે) માંથી સંપૂર્ણપણે નવા છોડને પુનર્જીવિત કરી શકે છે, વિવિધ રચનાઓ અને કાર્યો ધરાવતા કોષોમાં વિભિન્નતા અને પુનઃવિભિન્નતા દ્વારા. છોડના પેશી સંસ્કૃતિ દ્વારા આવા ટોટીપોટેન્ટ કોષોનું કૃત્રિમ કન્ડીશનીંગ છોડના રક્ષણ, સંવર્ધન, ટ્રાન્સજેનિક પ્રજાતિઓના ઉત્પાદન અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન હેતુઓ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. પરંપરાગત રીતે, છોડના પુનર્જીવન માટે પેશી સંસ્કૃતિને કોષ ભિન્નતાને નિયંત્રિત કરવા માટે ઓક્સિન અને સાયટોકિનિન જેવા છોડ વૃદ્ધિ નિયમનકારો (GGRs) નો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડે છે. જો કે, શ્રેષ્ઠ હોર્મોનલ પરિસ્થિતિઓ છોડની પ્રજાતિઓ, સંસ્કૃતિની પરિસ્થિતિઓ અને પેશીઓના પ્રકાર પર આધાર રાખીને નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે. તેથી, શ્રેષ્ઠ સંશોધન પરિસ્થિતિઓ બનાવવી એ સમય માંગી લે તેવું અને શ્રમ-સઘન કાર્ય હોઈ શકે છે.
આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે, એસોસિયેટ પ્રોફેસર ટોમોકો ઇકાવા, ચિબા યુનિવર્સિટીના એસોસિયેટ પ્રોફેસર માઇ એફ. મિનામિકવા, નાગોયા યુનિવર્સિટી ગ્રેજ્યુએટ સ્કૂલ ઓફ બાયો-એગ્રીકલ્ચરલ સાયન્સના પ્રોફેસર હિતોશી સાકાકીબારા અને RIKEN CSRS ના નિષ્ણાત ટેકનિશિયન મિકીકો કોજીમા સાથે મળીને, નિયમન દ્વારા છોડ નિયંત્રણ માટે એક સાર્વત્રિક પદ્ધતિ વિકસાવી. છોડના પુનર્જીવનને પ્રાપ્ત કરવા માટે "વિકાસલક્ષી રીતે નિયંત્રિત" (DR) કોષ ભિન્નતા જનીનોની અભિવ્યક્તિ. 3 એપ્રિલ, 2024 ના રોજ ફ્રન્ટીયર્સ ઇન પ્લાન્ટ સાયન્સના વોલ્યુમ 15 માં પ્રકાશિત, ડૉ. ઇકાવાએ તેમના સંશોધન કાર્ય વિશે વધુ માહિતી પ્રદાન કરતા જણાવ્યું: "અમારી સિસ્ટમ બાહ્ય PGR નો ઉપયોગ કરતી નથી, પરંતુ તેના બદલે કોષ ભિન્નતાને નિયંત્રિત કરવા માટે ટ્રાન્સક્રિપ્શન ફેક્ટર જનીનોનો ઉપયોગ કરે છે. સસ્તન પ્રાણીઓમાં પ્રેરિત પ્લુરીપોટેન્ટ કોષોની જેમ."
સંશોધકોએ એરેબિડોપ્સિસ થાલિયાના (મોડેલ પ્લાન્ટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા) માંથી બે DR જનીનો, BABY BOOM (BBM) અને WUSCHEL (WUS) ને એકટોપિકલી વ્યક્ત કર્યા અને તમાકુ, લેટીસ અને પેટુનિયાના ટીશ્યુ કલ્ચર ભિન્નતા પર તેમની અસરની તપાસ કરી. BBM એક ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળને એન્કોડ કરે છે જે ગર્ભ વિકાસને નિયંત્રિત કરે છે, જ્યારે WUS એક ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળને એન્કોડ કરે છે જે અંકુરની ટોચના મેરિસ્ટેમના ક્ષેત્રમાં સ્ટેમ સેલ ઓળખ જાળવી રાખે છે.
તેમના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે તમાકુના પાંદડાના પેશીઓમાં કોષ ભિન્નતાને પ્રેરિત કરવા માટે ફક્ત અરેબિડોપ્સિસ BBM અથવા WUS ની અભિવ્યક્તિ પૂરતી નથી. તેનાથી વિપરીત, કાર્યાત્મક રીતે ઉન્નત BBM અને કાર્યાત્મક રીતે સંશોધિત WUS ની સહઅભિવ્યક્તિ એક ઝડપી સ્વાયત્ત ભિન્નતા ફેનોટાઇપને પ્રેરિત કરે છે. PCR ના ઉપયોગ વિના, ટ્રાન્સજેનિક પર્ણ કોષો કોલસ (અવ્યવસ્થિત કોષ સમૂહ), લીલા અંગ જેવા માળખાં અને સાહસિક કળીઓમાં વિભાજીત થયા. જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્ટ્સને માપવા માટે વપરાતી પદ્ધતિ, જથ્થાત્મક પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (qPCR) વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે અરેબિડોપ્સિસ BBM અને WUS અભિવ્યક્તિ ટ્રાન્સજેનિક કેલી અને અંકુરની રચના સાથે સંકળાયેલા છે.
કોષ વિભાજન અને ભિન્નતામાં ફાયટોહોર્મોન્સની મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકાને ધ્યાનમાં લેતા, સંશોધકોએ ટ્રાન્સજેનિક છોડ પાકોમાં છ ફાયટોહોર્મોન્સ, જેમ કે ઓક્સિન, સાયટોકિનિન, એબ્સિસિક એસિડ (ABA), ગિબેરેલિન (GA), જેસ્મોનિક એસિડ (JA), સેલિસિલિક એસિડ (SA) અને તેના મેટાબોલાઇટ્સના સ્તરનું માપન કર્યું. તેમના પરિણામો દર્શાવે છે કે સક્રિય ઓક્સિન, સાયટોકિનિન, ABA અને નિષ્ક્રિય GA નું સ્તર વધે છે કારણ કે કોષો અંગોમાં ભિન્ન થાય છે, જે છોડના કોષ ભિન્નતા અને ઓર્ગેનોજેનેસિસમાં તેમની ભૂમિકાને પ્રકાશિત કરે છે.
વધુમાં, સંશોધકોએ સક્રિય ભિન્નતા દર્શાવતા ટ્રાન્સજેનિક કોષોમાં જનીન અભિવ્યક્તિના પેટર્નનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, જનીન અભિવ્યક્તિના ગુણાત્મક અને માત્રાત્મક વિશ્લેષણ માટેની પદ્ધતિ, RNA સિક્વન્સિંગ ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમ્સનો ઉપયોગ કર્યો. તેમના પરિણામો દર્શાવે છે કે કોષ પ્રસાર અને ઓક્સિન સંબંધિત જનીનો વિભેદક રીતે નિયંત્રિત જનીનોમાં સમૃદ્ધ હતા. qPCR નો ઉપયોગ કરીને વધુ તપાસમાં જાણવા મળ્યું કે ટ્રાન્સજેનિક કોષોએ ચાર જનીનોની અભિવ્યક્તિમાં વધારો અથવા ઘટાડો કર્યો હતો, જેમાં છોડના કોષ ભિન્નતા, ચયાપચય, ઓર્ગેનોજેનેસિસ અને ઓક્સિન પ્રતિભાવનું નિયમન કરતા જનીનોનો સમાવેશ થાય છે.
એકંદરે, આ પરિણામો છોડના પુનર્જીવન માટે એક નવો અને બહુમુખી અભિગમ દર્શાવે છે જેને PCR ના બાહ્ય ઉપયોગની જરૂર નથી. વધુમાં, આ અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સિસ્ટમ છોડના કોષ ભિન્નતાની મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓની આપણી સમજને સુધારી શકે છે અને ઉપયોગી છોડની પ્રજાતિઓની બાયોટેકનોલોજીકલ પસંદગીમાં સુધારો કરી શકે છે.
તેમના કાર્યના સંભવિત ઉપયોગો પર પ્રકાશ પાડતા, ડૉ. ઇકાવાએ કહ્યું, "અહેવાલિત સિસ્ટમ પીસીઆરની જરૂરિયાત વિના ટ્રાન્સજેનિક છોડના કોષોના સેલ્યુલર ભિન્નતાને પ્રેરિત કરવા માટે એક સાધન પ્રદાન કરીને છોડના સંવર્ધનમાં સુધારો કરી શકે છે. તેથી, ટ્રાન્સજેનિક છોડને ઉત્પાદનો તરીકે સ્વીકારવામાં આવે તે પહેલાં, સમાજ છોડના સંવર્ધનને ઝડપી બનાવશે અને સંકળાયેલ ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડશે."
એસોસિયેટ પ્રોફેસર ટોમોકો ઇગાવા વિશે ડૉ. ટોમોકો ઇકાવા જાપાનના ચિબા યુનિવર્સિટીમાં ગ્રેજ્યુએટ સ્કૂલ ઓફ હોર્ટિકલ્ચર, સેન્ટર ફોર મોલેક્યુલર પ્લાન્ટ સાયન્સિસ અને સેન્ટર ફોર સ્પેસ એગ્રીકલ્ચર એન્ડ હોર્ટિકલ્ચર રિસર્ચમાં આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર છે. તેમના સંશોધન રસમાં પ્લાન્ટ સેક્સ્યુઅલ રિપ્રોડક્શન એન્ડ ડેવલપમેન્ટ અને પ્લાન્ટ બાયોટેકનોલોજીનો સમાવેશ થાય છે. તેમનું કાર્ય વિવિધ ટ્રાન્સજેનિક સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરીને સેક્સ્યુઅલ રિપ્રોડક્શન અને પ્લાન્ટ કોષ ભિન્નતાના મોલેક્યુલર મિકેનિઝમ્સને સમજવા પર કેન્દ્રિત છે. તેમના આ ક્ષેત્રોમાં અનેક પ્રકાશનો છે અને તેઓ જાપાન સોસાયટી ઓફ પ્લાન્ટ બાયોટેકનોલોજી, બોટનિકલ સોસાયટી ઓફ જાપાન, જાપાનીઝ પ્લાન્ટ બ્રીડિંગ સોસાયટી, જાપાનીઝ સોસાયટી ઓફ પ્લાન્ટ ફિઝિયોલોજિસ્ટ્સ અને ઇન્ટરનેશનલ સોસાયટી ફોર ધ સ્ટડી ઓફ પ્લાન્ટ સેક્સ્યુઅલ રિપ્રોડક્શનના સભ્ય છે.
હોર્મોન્સના બાહ્ય ઉપયોગ વિના ટ્રાન્સજેનિક કોષોનું સ્વાયત્ત ભિન્નતા: અંતર્જાત જનીનોની અભિવ્યક્તિ અને ફાયટોહોર્મોન્સનું વર્તન
લેખકો જાહેર કરે છે કે આ સંશોધન કોઈપણ વ્યાપારી અથવા નાણાકીય સંબંધોની ગેરહાજરીમાં હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું જેને હિતોના સંભવિત સંઘર્ષ તરીકે અર્થઘટન કરી શકાય.
અસ્વીકરણ: AAAS અને EurekAlert EurekAlert પર પ્રકાશિત પ્રેસ રિલીઝની ચોકસાઈ માટે જવાબદાર નથી! માહિતી પૂરી પાડતી સંસ્થા દ્વારા અથવા EurekAlert સિસ્ટમ દ્વારા માહિતીનો કોઈપણ ઉપયોગ.