Pembentukan Pola dan Nasib Sel dalam Perkembangan Tanaman
Perspektif ilmiah di balik pembentukan pola sel melibatkan pengamatan prinsip-prinsip umum yang terlihat di balik pola sel serupa yang terlihat di alam dan peristiwa pengorganisasian diri yang terlihat.
Peran genetika
Dalam biologi sel perkembangan, frasa "pembentukan pola" digunakan untuk merujuk pada penyebaran organisasi kompleks nasib sel dalam ruang dan waktu. Pembentukan pola terutama dikendalikan melalui gen, seperti gen tipe homeobox.
Peran vital genetika dalam pembentukan pola adalah aspek morfogenesis: penciptaan beragam anatomi dari gen serupa, yang sekarang sedang diperiksa dalam studi yang mencakup biologi perkembangan evolusioner. Mekanisme yang terlibat dapat diamati dalam pola anterior-posterior embrio Drosophila melanogaster, yang merupakan salah satu organisme pertama yang morfogenesisnya dipelajari.
Nasib sel pada jagung
Mutasi pada gen maize-defective kernel 1 (dek1) yang rusak pada jagung diblokir selama embriogenesis, dan endosperma berkapur dan tidak memiliki lapisan aleuron. Sebelumnya telah terlihat dalam studi ilmiah bahwa alel menengah dapat menghasilkan embrio yang tidak memiliki sumbu pucuk, sedangkan keberadaan alel lemah cenderung menghasilkan endosperma dengan aleuron mosaik, serta tanaman cacat yang memiliki sel epidermis yang menyerupai bulliform. sel (yang merupakan jenis khusus sel epidermis).
Oleh karena itu, ini menunjukkan bahwa gen dek1 berfungsi dalam spesifikasi nasib sel, pembentukan pola embrionik, dan pembentukan pola umum di epidermis daun, serta spesifisitas nasib sel di endosperma.
Dengan demikian, produk dari gen-gen ini tampaknya memiliki kendali yang signifikan atas proses perkembangan seluler yang berbeda, tentu saja tergantung pada konteks seluler. Fenotipe yang dihasilkan dari alel dek1-Dooner yang melemah ditemukan sangat mirip dengan fenotipe mutan crinkly4. Mutan ganda dengan perubahan genetik yang ditemukan antara gen dek1 dan cr4 menunjukkan aspek epistasis, sinergi, dan aditif – oleh karena itu menunjukkan bahwa produk genetik akhir dapat berfungsi dalam beberapa proses perkembangan yang tumpang tindih.
Analisis gen perkembangan aleuron jagung dilakukan dalam studi ilmiah, di mana garis keturunan sel diamati dengan menandai selnya secara serempak dengan penanda C1 untuk pigmentasi antosianin di dalam aleuron, dan dengan penanda wx1 untuk sintesis amilosa di dalam endosperm bertepung. .
Endosperm bertepung dan aleuron memiliki garis keturunan yang sama dalam keseluruhan perkembangannya, yang menunjukkan bahwa isyarat posisi tertentu dapat diamati untuk menentukan nasib aleuron. Mutasi di dalam gen dek1 juga telah ditemukan untuk memblokir setiap pembentukan aleuron dari tahap awal, sehingga menyebabkan setiap sel endosperm perifer untuk membentuk dan tumbuh sebagai endosperm bertepung.
Nasib sel dalam arabidopsis
Pertumbuhan tanaman, seperti semua organisme eukariotik multiseluler lainnya, tergantung pada spesifikasi yang sesuai dari setiap jenis sel yang berbeda. Perkembangan sel tumbuhan yang memiliki rambut di epidermis telah digunakan sebelumnya sebagai model yang dapat diakses untuk mempelajari spesifikasi sel-nasib tertentu.
Misalnya, pada tanaman Arabidopsis, distribusi rambut akar di dalam akar dan trikoma pada pucuk telah terbukti sangat berbeda. Sel-sel rambut akar telah diamati berkembang dalam suatu pola, tergantung pada posisi, di atas ruang antar sel yang dapat ditemukan di antara sel-sel kortikal yang mendasarinya.
Sebaliknya, jarak akhir dari setiap trikoma pada permukaan atas batang Arabidopsis, dan daun sama sekali tidak tergantung pada posisi sel-sel di bawahnya. Pada kenyataannya, trikoma ini didistribusikan secara relatif teratur di dalam bidang sel epidermis, dengan jarak akhir mereka kemungkinan karena interaksi penghambatan antara prekursor biomolekuler selama perkembangan tanaman.
Studi terbaru tentang topik ini juga menunjukkan bahwa, meskipun distribusi sel rambut yang sangat berbeda di dalam pucuk dan akar, mekanisme biomolekuler yang serupa bertanggung jawab atas pola awal di dalam kedua jenis sel ini.
Sources
Schiefelbein J. (2003). Cell-fate specification in the epidermis: a common patterning mechanism in the root and shoot. https://doi.org/10.1016/S136952660200002X
Sternberg P.W. and Horvitz R.H. (1986). Pattern formation during vulval development in C. elegans. https://doi.org/10.1016/0092-8674(86)90842-1
Becraft P.W. and Asuncion-Crabb Y. (2000). Positional cues specify and maintain aleurone cell fate in maize endosperm development. https://dev.biologists.org/content/127/18/4039.short
Becraft P.W. et al. (2002). The maize dek1 gene functions in embryonic pattern formation and cell fate specification. https://dev.biologists.org/content/129/22/5217.short
No comments