Μια ομάδα επιστημόνων στο Cold Spring Harbor Laboratory έκανε ένα σημαντικό βήμα στην κατανόηση των φυτικών βλαστοκυττάρων, αποκαλύπτοντας γενετικούς μηχανισμούς που θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο που καλλιεργούμε τρόφιμα, παράγουμε ζωοτροφές και βιοκαύσιμα στο μέλλον. Η έρευνα επικεντρώθηκε σε δύο γνωστούς ρυθμιστές βλαστοκυττάρων στα καλαμπόκια και το Arabidopsis, ενώ ταυτόχρονα εντοπίστηκαν νέοι ρυθμιστές που σχετίζονται με τη διαφοροποίηση μεγέθους και παραγωγικότητας στα φυτά.
Τα φυτικά βλαστοκύτταρα αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη των φυτών και, κατ’ επέκταση, για την επισιτιστική ασφάλεια και την παραγωγή βιοκαυσίμων. Παρά τη σημασία τους, πολλά από τα κλειδιά που ελέγχουν τη λειτουργία τους παραμένουν άγνωστα. Προηγούμενες μελέτες δυσκολεύτηκαν να εντοπίσουν βασικά γονίδια που καθορίζουν τη συμπεριφορά αυτών των κυττάρων. Η νέα έρευνα όμως χρησιμοποίησε την τεχνική της αλληλούχισης RNA σε μεμονωμένα κύτταρα, δημιουργώντας έναν γενετικό «άτλαντα» που καταγράφει σπάνιους ρυθμιστές βλαστοκυττάρων και τη σύνδεσή τους με την απόδοση των καλλιεργειών.
Ο David Jackson, καθηγητής στο CSHL, εξηγεί ότι η γνώση αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία φυτών που αναγεννώνται πιο εύκολα, προσφέροντας μεγαλύτερη ανθεκτικότητα και παραγωγικότητα.
Η ιδέα είναι να ξέρουμε πώς να φτιάξουμε ένα βλαστοκύτταρο», λέει. «Αυτό θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε τη φυτική ποικιλότητα και να αναπτύξουμε νέες καλλιέργειες που είναι πιο ανθεκτικές ή πιο παραγωγικές. Ακόμη δεν έχουμε πλήρη κατάλογο των ρυθμιστών που χρειάζονται για κάτι τέτοιο.
Η ομάδα ξεκίνησε την ανάλυση επικεντρώνοντας στους δύο ήδη γνωστούς ρυθμιστές CLAVATA3 και WUSCHEL. Η πρώην μεταδιδακτορική Xiaosa Xu απομόνωσε προσεκτικά μικρά τμήματα από τα βλαστοκύτταρα καλαμποκιού και Arabidopsis. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε μια συσκευή «μικρορευστομηχανικής» για να διαχωριστεί κάθε κύτταρο, να μετατραπεί το RNA του σε DNA και να επισημανθεί ώστε να αναγνωρίζεται η προέλευσή του. Η τεχνική της αλληλούχισης RNA σε μεμονωμένα κύτταρα επέτρεψε την ταυτόχρονη ανάλυση χιλιάδων κυττάρων, προσφέροντας μια λεπτομερή εικόνα της γονιδιακής έκφρασης.
Η ομάδα κατάφερε να ανακτήσει περίπου 5.000 κύτταρα που εκφράζουν CLAVATA3 και 1.000 κύτταρα με WUSCHEL. Στη συνέχεια εντόπισαν εκατοντάδες γονίδια που εκφράζονται ειδικά στα βλαστοκύτταρα και των δύο ειδών, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να είναι εξελικτικά σημαντικά σε πολλά φυτικά είδη. Ορισμένοι από αυτούς τους νέους ρυθμιστές συνδέθηκαν με την παραγωγικότητα στο καλαμπόκι, ανοίγοντας τον δρόμο για επιλογή συγκεκριμένων ποικιλιών με στόχο την αύξηση της απόδοσης, τη διατροφή ζώων ή την παραγωγή βιοκαυσίμων.
Ο Jackson επισημαίνει ότι η γνώση αυτή αποτελεί «θεμελιώδη βάση για την έρευνα την επόμενη δεκαετία». Τα αποτελέσματα θα είναι χρήσιμα όχι μόνο στους αναπτυξιακούς βιολόγους, αλλά και σε φυσιολόγους που μελετούν τον τρόπο που αναπτύσσεται ο καρπός του καλαμποκιού, καθώς και σε γεωπόνους και εκτροφείς φυτών που επιδιώκουν υψηλότερη απόδοση.
[via]
