Die jüngste Entdeckung könnte einfacher genetische Veränderung von Pflanzensorten als widerspenstige Standardverfahren , einschließlich Sorten wirtschaftlich bedeutender Kulturen führen .
A Purdue University Forschungsteam ein Gen identifiziert , welche die Anfälligkeit für Infektionen beeinflusst durch Agrobacterium tumefaciens , ein Bakterium, das als Werkzeug in Pflanzen zu erzeugen Merkmale verwendet wird , um Gene einzufügen , wie Resistenz gegenüber Schädlingen , Krankheiten oder rauen Umgebungsbedingungen bzw. den zu verbessern Ernährung oder Haltbarkeit der Ernte .
"Es besteht ein großer Bedarf nach einer Möglichkeit, genetisch Pflanzen ändern , nicht nur im großen Maßstab für wichtige Nutzpflanzen , sondern auch im kleinen Maßstab für die Forschung ", sagte Stanton Gelvin , Purdue Edwin Umbarger Distinguished Professor of Biological Sciences der die Studie leitete . "Was wir entdeckt haben, könnte zu einer Art und Weise zu führen , um die Anfälligkeit der Pflanze zu Agrobacterium-Infektion zu erhöhen und die Tür öffnen , die Nutzung auf eine viel breitere Palette von Pflanzen. "
Die Agrobacterium-vermittelte Pflanzentransformation ist weit verbreitet in der landwirtschaftlichen Biotechnologie -Industrie, aber es funktioniert nicht gut für viele Sorten und Pflanzenarten zu arbeiten , sagte er.
"Einige der besten Elite und wünschenswert Sorten in der Landwirtschaft kann nur durch die uralte genetische Veränderung Methode der Züchtung, die weniger präzise ist genetisch verbessert werden , erfordert zahlreiche Schritte und dauert Jahre ", sagte er .
Das Team untersuchte Gene in Arabidopsis , einer kleinen Pflanze zu Senf verwandt , die eine gemeinsame Forschungsmodell ist . Die Forscher identifizierten ein Gen, das in der Empfindlichkeit eine zentrale Rolle spielt , um genetische Transformation und entdeckte den Mechanismus und die Besonderheiten seiner Wirkung . Bioinformatic Analysen und Genbibliotheken vorschlagen, dieses Gen auch in Mais, Soja, Weizen , Raps , Kakao, Reis und vielen anderen zu finden , aber das Team braucht, um diese experimentell zu überprüfen, sagte Gelvin .
"Dies könnte über die großen wirtschaftlichen Kulturpflanzen gehen und lassen diese Art von Gentechnik , um Bäume für Papier, Obst-und Zierbäume und Blumen verwendet, angewendet werden ", sagte er . " Dies ist nicht das einzige Gen in die genetische Transformation Empfindlichkeit beteiligt, aber es ist ein globaler Regulator, der eine ganze Reihe von Genen beeinflusst, und spielt eine sehr wichtige Rolle in diesem Prozess. "
Ein Papier Detaillierung Ergebnisse des Teams wurde in Science Signaling veröffentlicht und ist online verfügbar. Neben Gelvin , Co-Autoren gehören Rebecca Doerge , die Trent und Judith Anderson Distinguished Professor für Statistik ; ehemaliger Postdoc Forschungsstipendiaten und wissenschaftliche Mitarbeiter Doktoranden Nagesh Sardesai , Huabang Chen und Hochul Yi ; assoziierte Wissenschaftler Lan - Ying Lee ; Gastwissenschaftler Alexandra Stirnberg ; ehemaliger Doktorand Gayla R. Olbricht ; und Studenten Jacob Jeffries und Kia Xiong .
Das Team führte genetischen Screens von Arabidopsis -Mutanten Hyper anfällig für Agrobacterium-Infektion , um Gene für die Anfälligkeit verantwortlich sind . Durch diesen Bildschirmen entdeckte das Team , dass eine Mutation in dem Gen MTF1 beeinflusst Anfälligkeit für Infektionen und genetische Transformation . Anlagen, in denen MTF1 unterdrückt waren anfälliger für Transformation.
Das Team hat auch festgestellt, dass Cytokinin , ein Pflanzenhormondurch Agrobakterien sekretiert , löst eine Kaskade von molekularen Ereignissen , die zur Unterdrückung der MTFI und der Aktivierung eines anderen Gens , das die Infektionsprozess helfen können führen . Das Gen, das aktiviert wird, kodiert für ein Protein, das auf der Oberfläche der Zelle befindet und gestatten Agrobacterium besser auf die Pflanzenzelle zu binden , wobei Gelvin .
"Wir deckt eine ganze molekulare Signalübertragungsweges , die , wie die sekretierten Cytokine unterdrückt die Expression des Gens MTF1 , die wiederum erhöht die Expression des Gens AT14A und ein Protein, das eine Pflanze anfälliger für Infektionen macht byAgrobacterium zeigt ", sagte er . " Das Endergebnis ist eine Pflanze, die viel anfälliger für genetische Transformation ist . Vielleicht Verminderung der Expression MTF1 in anderen Pflanzen wird die gleiche Wirkung haben . "
MTF1 ist wichtig für die normale Pflanzenentwicklung, so kann es nicht völlig ausgeschlagen werden oder ohne Tötung der Anlage entfernt , aber es gibt Möglichkeiten, um ihren Ausdruck zu reduzieren, sagte Gelvin .
Das Team ist auf die Entwicklung von Technologie, um ihre Ergebnisse zu einem Werkzeug, das die Expression von MTF1 reduzieren und genetisch zu transformieren eine Anlage in einem Schritt kann übersetzen arbeiten , sagte er.
Gelvin Nachweis die Tiefe Fertigkeit an der Purdue im Bereich der Genomik und Statistiken für den Erfolg der Studie .
" Bei der Auswertung der Genregulation ist es nicht einfach mit Ja oder Nein beantworten , manchmal ein 10 Prozent Änderung Angelegenheiten ", sagte er . " Neben unserer Fähigkeit, diese genetischen Screenings und Analysen durchführen , es war eine sorgfältige statistische Analyse , die subtilen Veränderungen von Bedeutung ergeben, und führte uns zu unserem Ziel . Der Austausch von Know-how und Gemeinschaftsarbeit ist , wie die Wissenschaft getan wird . "