Kürzlich veröffentlichten Forscher der North Carolina State University und des Beltsville Agricultural Research Center den ersten Überblick über den Forschungsfortschritt zur genotypunabhängigen Pflanzentransformation. In diesem Übersichtsartikel diskutierten die Forscher die jüngsten Fortschritte bei der Verwendung regulatorischer Gene bei der Pflanzentransformation und -regeneration sowie deren Potenzial zur Erleichterung der genotypunabhängigen Pflanzentransformation und -regeneration.
Die somatische Embryogenese und die De-novo-Organogenese sind die beiden Hauptmittel der Pflanzenregeneration. Viele genetische und Umweltfaktoren können die Pflanzenregeneration beeinflussen, und vier Arten von regenerationsfördernden Faktoren spielen eine wesentliche Rolle: Verwundung, epigenetische Modifikationen, wachstumsregulierende Gene und entwicklungsregulierende Gene.
Verwundung ist der primäre externe Auslöser für die Kallusinduktion von Explantaten, die durch eine Reihe von mit Schäden assoziierten molekularen Mustern verursacht wird. Diese lokalen Wundsignale werden in Fernsignale wie das elektrische Signal von Glutamatrezeptor-ähnlichen Kationenkanälen übersetzt, wodurch epigenetische Modifikationen, Veränderungen in der Synthese und Akkumulation von Cytokinin und freiem Auxin und eine transkriptionelle Hochregulierung von Wachstums- und Entwicklungsregulationsgenen induziert werden . Transkriptionsveränderungen beinhalten die aktivierte Expression von Kallus-induktiven Chromatin-Remodeling-Regulatorgenen. Diese regenerationsfördernden Faktoren arbeiten zusammen, um jeden Schritt der Kallusbildung und Pflanzenregeneration streng und präzise zu kontrollieren.
Wie am besten regulatorische Gene für die Pflanzenentwicklung bei der Pflanzentransformation verwendet werden können, ist eine herausfordernde Frage. Die konstitutive oder ektopische Expression der meisten dieser Gene stört typischerweise das normale Pflanzenwachstum und die normale Entwicklung und verursacht unerwünschte pleiotrope Wirkungen. Die Feinabstimmung der Expression dieser Gene ist entscheidend für die Regeneration normaler, fruchtbarer Pflanzen verschiedener Arten. Die Forscher fassten die Vor- und Nachteile dieser regulatorischen Faktoren zusammen und diskutierten die Verwendung eines Dexamethason (Dex)-induzierbaren Expressionssystems oder Östradiol-induzierbaren Expressionssystems zur Feinabstimmung ihrer Expression.
Die Rezension wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Gartenbauforschung.
Nathan A. Maren et al., Genotyp-unabhängige Pflanzentransformation, Gartenbauforschung (2022). DOI: 10.1093/hr/uhac047
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