_ Recrearea dezvoltării într-o cutie Petri pentru a înțelege cum trăiesc plantele

Plantele au o capacitate extrem de mare de a se adapta la mediul lor. Când semințele de muguri de mazăre rămase de la gătit sunt înmuiate în apă, mugurii și frunzele cresc din nou. Profesorul asociat Kondo Yuki de la Școala Absolventă de Științe a Universității Kobe și-a concentrat cercetările asupra fasciculelor vasculare, care sunt esențiale pentru adaptarea la mediu.

Fasciculele vasculare au funcții multiple, cum ar fi vasele pentru transportul apei și nutrienților, corpul plantei. suport și transmisie de semnal electric și au fost inițial diferențiate de celulele stem vasculare. El încearcă să clarifice modul în care soarta diferitelor celule care alcătuiesc aceste fascicule vasculare este determinată folosind tehnici de cultură dezvoltate intern.

Kondo explică: „Fanchurile vasculare sunt formate dintr-o mare varietate de celule. , inclusiv celulele vaselor, care, la fel ca vasele de sânge la animale, transmit apă și mineralele absorbite de rădăcini către frunze și lăstari; celule tubulare sită, care transportă zaharuri și hormoni produși prin fotosinteză; celule cu fibre, care susțin organismul; și celulele responsabile pentru încărcarea și descărcarea substanțelor în și din tuburile de transport."

"Soarta acestor celule se ramifică din celulele stem vasculare, care au pluripotență (se pot dezvolta în orice tip de celulă), iar procesul este similar cu elevii de liceu aleg între științe și științe umaniste și își restrâng opțiunile pentru studiile de licență. Cu toate acestea, mecanismele modului în care celulele stem se diferențiază în diferite celule și își îndeplinesc funcțiile sunt în mare parte neclarificate. Cercetarea mea este motivată de dorința de a aborda și dezlega acest lucru mister."

În căutarea punctelor care determină soarta celulelor stem vasculare, cercetătorul din plante a dezvoltat o metodă de producere a celulelor tubulare si vaselor din celulele frunzelor Arabidopsis thaliana. Folosind această metodă, pe care a numit-o VISUAL (Vascular cell Induction Culture System Using Arabidopsis Leaves), celulele care sunt deja destinate să devină frunze pot fi transformate în tuburi și vase de sită.

În plus, el a reușit pentru prima dată în diferențierea celulelor tubulare de sită, care fuseseră considerate dificil de studiat din cauza lipsei lor de caracteristici morfologice, de celulele vasculare, care fuseseră deja induse să se diferențieze în cadrul fasciculelor vasculare.

Kondo explică: „Când cotiledoanele (frunzele embrionare) de Arabidopsis thaliana pe o vasă Petri sunt cultivate timp de aproximativ patru zile cu hormonii vegetali auxină și citochinină, precum și un compus cunoscut sub numele de bikini, celulele mezofile care constituie frunzele își schimbă soarta într-un număr mare de sită și vas. celule."

"Aceasta este metoda VIZUALĂ pe care am dezvoltat-o. Frunzele au inițial cloroplaste responsabile de fotosinteză, deoarece sunt frunze, dar când cultivarea începe într-un mediu VIZUAL, cloroplastele se descompun treptat."

„Deși există încă multe lucruri care nu sunt înțelese despre mecanismul său, această metodă permite ca celulele frunzelor să fie resetate (reprogramate) o dată și să devină celule stem cu potențialul de a se diferenția în diferite tipuri de celule. Odată ce devin celule stem, par să treacă printr-o diferențiere rapidă până la celulele fasciculului vascular din acel punct încolo.”

Cercetări asupra celulelor vegetale care contribuie la obiectivul neutralității carbonului

VISUAL realizează transformarea celulelor mezofile în celule constituind fascicule vasculare Mai mult, a devenit clar că capacitatea de reprogramare variază în funcție de concentrația de hormoni și compuși și de vârsta frunzelor, așa că recent, a încercat să producă doar țintite. celule prin ajustarea condiţiilor de cultură.

Cercetatorul de la Universitatea Kobe explică: „Până acum, se puteau produce numai celule de vase și tuburi de sită, dar prin modificarea VISUAL, am reușit și să induc diferențierea în celule însoțitoare de sită, care sunt adiacente tubului de sită. celulelor și sunt implicate în menținerea vieții celulelor tubului de sită.”

„Prin tehnici de cultură de țesuturi, putem replica procesul de dezvoltare a fasciculului vascular într-o cutie Petri, permițându-ne să observăm factorii cheie implicați în determinarea destinului celulelor vegetale.”

Pe baza rezultatelor cercetărilor anterioare, Kondo a început și inițiative legate de Obiectivele de Dezvoltare Durabilă (ODD). Într-un proiect de cercetare comun cu Facultatea de Inginerie a Universității Kobe, cercetările sunt în desfășurare pentru a proiecta celule vegetale astfel încât celuloza, care poate fi folosită ca bioetanol, să poată fi extrasă eficient.

În prezent, extragerea celulozei din lemn. necesită o cantitate semnificativă de energie pentru a elimina substanțele nedorite. Totuși, Kondo își propune să creeze celule care să facă îndepărtarea mai ușoară a componentelor inutile, fără a consuma energie prin combinarea tehnicilor VISUAL și de modificare genetică. Această cercetare reprezintă un efort neutru din punct de vedere al emisiilor de carbon folosind energie derivată din plante și este foarte promițătoare ca măsură pentru atingerea a două obiective ODD: energie și schimbări climatice.

În plus, cercetările sunt în curs de cultivare a diferitelor tipuri de plante folosind VISUAL , inclusiv copacii de ginkgo din campusul Universității Kobe. Copacii care durează câțiva ani pentru a se cultiva pot fi induși și analizați în câteva săptămâni cu VISUAL, contribuind la cicluri mai scurte și la o eficiență mai mare în cercetarea plantelor.

Omul de știință a plantelor a lucrat pe o varietate de subiecte de cercetare, de la semnalizarea fitohormonilor către determinarea destinului și inducerea celulelor, dar încă din zilele sale de licență, el s-a concentrat pe fasciculele vasculare în cercetările sale.

Kondo conchide: „Cele mai recente cercetări arată că mediul în care cresc plantele și nutrienții, cum ar fi zaharoza, din sol influențează dezvoltarea celulelor stem vasculare. Înțelegerea acestui lucru este tocmai scopul cercetării noastre. Plantele au capacitatea de a supraviețui în medii dure, cum ar fi iarba care crește din crăpăturile din asfaltul dur sau Cedrii Jomon de pe insula Yakushima supraviețuiesc de mii de ani."

"De unde vine această putere? Îmi dedic fiecare zi a cercetării mele înțelegerii modului în care trăiesc plantele."

(Fluierul)