Bitki kök hücreleri, gıda, yem ve biyoyakıt üretiminin temelinde yer almasına karşın işleyişlerine dair birçok kritik ayrıntı hala karanlıkta. Geçmiş çalışmalar, kök hücre aktivitesini yöneten başlıca genleri saptamakta zorlanıyordu. Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda (CSHL) çalışan bir ekip, mısır ve Arabidopsis sürgünlerinden elde ettikleri binlerce hücre üzerinde iki tanınmış kök hücre düzenleyicisinin ilk kapsamlı haritasını çıkardı; bunun sırasında her iki bitkide de daha önce tanımlanmamış düzenleyiciler ortaya kondu ve bir kısmı mısırdaki boyut farklılıklarıyla ilişkilendirildi. Ekip, nadir kök hücreleri zenginleştirip yakalayan tekniğin pek çok bitki türüne yaygın biçimde uygulanabileceğini bildiriyor.
KÖK HÜCRE HARİTASI
CSHL Profesörü David Jackson, araştırmanın hedefini, bitkinin kök hücrelerini ‘nasıl üreteceğimizi’ ve böylece yenilenmeyi, çeşitliliğin anlaşılmasını ve daha dayanıklı/üretken çeşitlerin yetiştirilmesini mümkün kılacak düzenleyici genlerin eksiksiz listesini ortaya koymak olarak ifade ediyor. Ekip, odak noktasına bitki gelişiminin iki klasik aktörünü—CLAVATA3 (CLV3) ve WUSCHEL (WUS)—aldı.
TEK HÜCRE TEKNİĞİ
Nadir kök hücrelere ulaşmak için eski doktora sonrası araştırmacı Xiaosa Xu, mısır ve Arabidopsis sürgünlerinden mikro düzeyde kesitler çıkardı. Hücreler daha sonra tek tek ayrıştırıldı; içerik RNA’dan DNA’ya çevrildi ve her bir hücrenin kimliğini belirleyen barkodlarla mikroakışkan bir platformda etiketlendi. Tek hücreli RNA dizilemesi sayesinde binlerce hücrede gen ifadesi eşzamanlı olarak görülebildi. Jackson, ortaya çıkan ‘gen ifadesi atlasının’ kamuya açıklandığında topluluğun tekrar deney yapmadan doğrudan kullanabileceğini belirtiyor.
ORTAK GEN İMZALARI
Dizileme, yaklaşık 5.000 CLV3 ve 1.000 WUS ekspresyonlu hücre sağlamanın yanı sıra, mısır ve Arabidopsis kök hücrelerinde öncelikli çalışan yüzlerce genin saptanmasını mümkün kıldı. Bu ortak desenler, düzenleyicilerin evrimsel açıdan korunmuş olabileceğine işaret ediyor. Ekip, bu havuzdan yola çıkarak belirli kök hücre düzenleyicileri ile mısır verimliliği ve boyut farklılıkları arasında doğrudan bağlantılar kurdu; bu bağlantıların ileride yetiştiricilerin gıda, yem ve yakıt amaçlı çeşit seçiminde yol gösterebileceği vurgulanıyor.
ISLAH İÇİN YOL HARİTASI
Jackson, ortaya konan veri setinin ve haritanın “önümüzdeki on yılın araştırmalarını yönlendirecek temel bilgi” niteliğinde olduğunu; yalnızca gelişim biyologlarının değil, fizyologların ve yetiştiricilerin de mısır koçanlarının büyümesi ile verim artırma stratejilerinde bu atlası kullanabileceğini aktarıyor. Çalışma aynı zamanda, nadir kök hücre popülasyonlarına erişim sağlayan deneysel hattın diğer bitki türlerine de hızla uyarlanabileceğini göstererek, tarımsal biyoteknolojide geniş ölçekli uygulamaların kapısını aralıyor.
VERİ PAYLAŞIMI VE ETKİ
Araştırma, iki model türde kök hücre kimliğini belirleyen ağları yüksek çözünürlükte görünür kılarken, bu ağların boyut, organ oluşumu ve verim gibi agronomik özelliklerle bağını da güçlendiriyor. Kamuya açılması planlanan tek hücre atlası, kök hücre düzenleyicilerinin işlevsel doğrulaması, gen düzenleme hedeflerinin seçimi ve daha verimli çeşitlerin hızla geliştirilmesi için ortak bir başvuru kaynağı işlevi görecek.
