Det genetiske “hovedkontrolpunkt” for plantevækst
Planteceller er grundlaget for verdens fødevareforsyning, dyrefoder og energiproduktion.
Stamceller i planter udgør det biologiske udgangspunkt for vækst og formdannelse.
Alligevel har videnskaben i mange år manglet et klart kort over, hvordan disse celler fungerer på genetisk niveau.
Forskere ved Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) har nu udarbejdet en detaljeret kortlægning af to kendte regulatorer i stamceller fra både majs og
modelplanten Arabidopsis. Med en metode kaldet single-cell RNA-sekventering blev tusindvis af individuelle skudceller analyseret for at bestemme, hvilke gener der var aktive.
Metoden gør det muligt at adskille enkelte celler, konvertere deres RNA til DNA og mærke hver enkelt med en identifikator. Resultatet blev et atlas over genekspression, som kan benyttes af forskere i hele verden.
Ifølge CSHL-professor David Jackson: “Ideally, we would like to know how to make a stem cell. It would enable us to regenerate plants better. It would allow us to understand plant diversity. One thing people are very excited about is breeding new crops that are more resilient or more productive.”
I forsøget lykkedes det at kortlægge cirka 5.000 CLAVATA3-udtrykkende celler og omkring 1.000 WUSCHEL-udtrykkende celler.
Derudover identificerede holdet hundredvis af andre gener, som udtrykkes i stamceller på tværs af arterne. Mange af disse gener ser ud til at have været bevaret gennem evolutionen.
Disse resultater betyder, at bestemte regulatorer kan kobles til variationer i majsplanters størrelse og produktivitet.
På praktisk niveau kan en sådan viden bruges til at vælge eller forædle sorter med ønskede egenskaber.
Heri ligger en vigtig deduktion: når specifikke regulatorgener har direkte indflydelse på høstudbytte, kan præcisionsforædling blive et redskab til at øge den globale fødevaresikkerhed.
Jackson understreger, at forskningen ikke kun har relevans for udviklingsbiologer.
Også fysiologer og planteforædlere kan drage nytte af dataene, da de giver en fælles platform for at forstå, hvordan majs-aks udvikler sig, og hvordan produktiviteten kan forbedres.
Som han formulerer det: “It’s foundational knowledge that could guide research for the next decade.”
Den videnskabelige artikel bag fundet, Large-scale single-cell profiling of stem cells identifies redundant regulators of shoot development and yield trait variation, er publiceret i tidsskriftet Developmental Cell.
Selve materialet er gjort tilgængeligt af Cold Spring Harbor Laboratory.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er single-cell RNA-sekventering?
Det er en metode, hvor RNA fra individuelle celler omdannes til DNA og analyseres for at se, hvilke gener der er aktive i hver enkelt celle.
Hvilke gener blev der især fokuseret på?
Forskerne analyserede primært CLAVATA3 og WUSCHEL, men fandt også mange nye regulatorer, som sandsynligvis er vigtige for planteudvikling.
Hvordan kan dette bruges i landbruget?
Viden om stamcelleregulatorer kan anvendes til at udvælge eller fremavle plantesorter, der giver højere udbytte eller bedre modstandsdygtighed over for miljøpåvirkninger.
