هنا ، نصف أداة متقدمة مصممة لمراقبة التخليق الحيوي للكلوروفيل خلال المراحل المبكرة من إزالة الشتلات من أرابيدوبسيس . توفر المنهجية الجديدة تصويرا غير جراحي مضان الكلوروفيل في الوقت الفعلي بدقة مكانية وزمانية عالية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نصف أداة متقدمة مصممة لمراقبة التخليق الحيوي للكلوروفيل خلال المراحل المبكرة من إزالة الشتلات من أرابيدوبسيس . توفر المنهجية الجديدة تصويرا غير جراحي مضان الكلوروفيل في الوقت الفعلي بدقة مكانية وزمانية عالية.
التخليق الحيوي للكلوروفيل هو السمة المميزة لإزالة الاتساق ، وهي واحدة من أكثر المراحل دراماتيكية في دورة حياة النبات. يتم تشغيل عملية التخليق الحيوي للكلوروفيل التي يتم التحكم فيها بإحكام وديناميكية للغاية أثناء التحول من الظلام إلى الضوء في النباتات المزهرة. في الوقت الذي تتعرض فيه الشتلات المعزولة للآثار الأولى لأشعة الشمس ، يتم التحويل السريع (بترتيب ثوان) للبروتوكلوروفيليد إلى الكلوروفيليد بواسطة مجمعات بروتينية فريدة تقبل الضوء ، مما يؤدي عبر خطوات التمثيل الغذائي اللاحقة إلى إنتاج الكلوروفيل الذي يعمل بكامل طاقته. تشمل التقنيات القياسية لتحليل محتوى الكلوروفيل استخراج الصباغ من الأنسجة النباتية المنفصلة ، والتي لا تنطبق على دراسة مثل هذه العمليات السريعة. للتحقيق في حركية الكلوروفيل في الجسم الحي بدقة عالية ودقة مكانية زمانية في الساعات الأولى بعد إزالة العدوى المستحثة بالضوء ، تم تطوير أداة وبروتوكول. نقدم هنا إجراء مفصلا مصمما للقياس الكمي القوي إحصائيا للكلوروفيل في المراحل المبكرة من إزالة الأرابيدوبسيس .
يمثل إزالة الاتباع المرحلة الأكثر دراماتيكية في دورة حياة النبات ، والتي تتميز بعدد من التغيرات المورفولوجية وإعادة الترتيب الكامل لعملية التمثيل الغذائي للنبات (من غير متجانس إلى استواء ذاتي)1. التخليق الحيوي للكلوروفيل هو السمة المميزة لإزالة التلوث الناجم عن الضوء في النباتات وعملية ديناميكية للغاية. يجب تنسيق تكوين الكلوروفيل من السلائف الأولية المنتجة بشكل داكن لتجنب الضرر الناجم عن المنتجات الثانوية التفاعلية2. يتم تحفيز اختزال البروتوكلوروفيليد إلى الكلوروفيليد بواسطة مؤكسدات البروتوكلوروفيليد المعتمدة على الضوء (PORs) ، وهي إنزيمات فريدة يتم تنشيطها مباشرة بواسطة الضوء. التفاعل سريع جدا ، يحدث بترتيب ms إلى s3 ، مما يؤدي إلى تراكم الكلوروفيل بشكل ملحوظ في غضون دقائق بعد تشعيع الشتلات4،5،6. مطلوب مزيد من الوقت (من ساعات إلى أيام) للتكوين الحيوي للبلاستيدات الخضراء لإنشاء جهاز التمثيل الضوئي يعمل بكامل طاقته3.
توجد طرق مختلفة لتحليل محتوى الكلوروفيل ، بما في ذلك الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) أو القياس الطيفي. عادة ، تتطلب هذه التقنيات تدمير الأنسجة النباتية4،5،6 ، مما يقيد تحديد التغيرات في مستويات الكلوروفيل بمرور الوقت. قد تفتح الطرق التي تسمح بإنشاء حركية الكلوروفيل غير الغازية منظورا جديدا تماما لدراسة النباتات في جوانب متنوعة تتراوح من أسئلة البحث الأساسية ، مثل تحليل عملية تخليق الكلوروفيل في الزمان والمكان ، إلى تطبيقات أكثر عملية ، مثل تقييم تحمل الإجهاد أو تأثير المنشطات الحيوية على حركية الكلوروفيل. بالنظر إلى ذلك ، قدمنا نظاما لمراقبة تكوين الكلوروفيل ، iReenCAM7. وهو يشتمل على كاميرا CCD ، ومرشحات الانبعاثات ، ومصادر الضوء ، وخط أنابيب لتحليل التألق الآلي (الشكل 1). الميزة الرئيسية للجهاز المطور هي الدقة المكانية والزمانية العالية ، والتفوق في المعلمات المستخدمة في الأساليب الحالية ، والحساسية والنوعية الكافية عند مقارنتها بالطرق التحليلية القياسية7.
يتطلب الإجراء غير الجراحي الموصوف هنا الحد الأدنى من الكواشف ويتضمن خطوات بسيطة ، مما يسمح بالحصول على ملف حركي الكلوروفيل في شتلات أرابيدوبسيس الحية خلال المراحل المبكرة جدا من إزالة الالتهاب. يمكن أن يكون البروتوكول مفيدا لدراسة العملية الديناميكية للغاية لتخليق الكلوروفيل المتأثرة بعدد من العوامل ، سواء الخارجية (الملح ، الجفاف ، المنشطات الحيوية ، المعادن الثقيلة ، إلخ) والداخلية (المرتبطة عادة بالتغيرات في نشاط الجينات) في الأصل دون الحاجة إلى فصل أي نسيج نباتي ، وبالتالي تجنب الإجهاد الإضافي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد المتوسطة
2. تعقيم سطح البذور وظروف نمو النبات
3. قياس وتحليل مضان الكلوروفيل
4. استخراج البيانات وتحليلها
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يظهر في الشكل 3 الناتج النموذجي الذي تم الحصول عليه باستخدام الإجراء المطور حديثا في شتلات أرابيدوبسيس منزوعة الرتبة من النوع البري (WT) عمرها 4 أيام ، النمط البيئي Columbia-0 (Col-0). في ظل ظروف التحكم (وسائط MS المكملة ب DMSO) ، يبدأ منحنى التخليق الحيوي للكلوروفيل بانفجار أولي لتخليق الكلوروفيل ، حيث يتم تحويل تجمع البروتوكلورفيليد الذي تم تصنيعه خلال المرحلة scotomorphogenic من النمو ، بسرعة إلى الكلوروفيل بسبب PORs المستحثة بالضوء7،
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الخطوات الحاسمة للبروتوكول واستكشاف الأخطاء وإصلاحها - لا يوجد ضوء والعناية بالقناع
كما هو موضح مباشرة في وصف البروتوكول أعلاه ، فإن تجنب حتى الكميات الضئيلة من الضوء سواء أثناء زراعة شتلات النباتات etiolated أو قبل بدء البروتوكول مباشرة له أهميةحاسمة 11. في إعدادنا ، نستخدم غرفة مظلمة مخصصة تقع في الفيتوترون ومنفصلة عن بقية phytotron بباب دوار محكم الإغلاق (الشكل التكميلي 3). تم تجهيز الغرفة بمساحة لزراعة النباتات ومنضدة عمل تسمح باستيعاب الجهاز مع جهاز كمبيوت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
Z.B. و K.P. موظفان في PSI ومارتن ترتيليك هو الرئيس التنفيذي ومالك شركة PSI المنتجة ل iReenCAM. شارك جميع هؤلاء المؤلفين في تطوير الصك كما هو موضح سابقا7.
تم دعم هذا العمل من الصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية - مشروع SINGING PLANT (No. CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_026/0008446). حصل هذا المشروع على تمويل من خلال مشروع MSCA4Ukraine (ID 1233580) ، الذي يموله الاتحاد الأوروبي. نحن ممتنون للينكا سوشوركوفا على التصميم الرسومي للشكل 1.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 6-بنزيلامينوبورين | دوشيفا بيوكيميمي | B0904.0001 | |
| رقائق الألومنيوم | ميرك | Z691577 | |
| أرابيدوبسيس ثاليانا كول 0 بذور< / إم > | مجموعة NASC | N1092 | |
| زراعة | PSI | حسب الطلب | |
| Dimethilsulfoxid | Thermo Fisher Scientific | 042780.AK | |
| Eppendorf أحادي القناة ، متغير (100-1000 & mu ؛ L) | Merck | EP3123000063 | |
| Gelrite | Duchefa Biochemie | G1101 | |
| iReenCAM جهاز | PSI | زجاجات مختبر مخصصة / نموذج أولي | |
| ، مع أغطية (دوران) ، 100 مل | Merck | Z305170-10EA | |
| صندوق التدفق الرقائقي | UniGreenScheme | ITEM-31156 | |
| ربط مطاطي بدون بطانة ، عرض 19 مم ، أسود ، سكوتش | 3M العلوم. تطبق على أنبوب الطرد | 7000006085 | |
| ، 2 مل مع غطاء ، PPT ، العلامة التجارية | Merck | BR780546-500EA | |
| Micropore tape | 3M Science. تطبق على أطباق بتري 200008833 7100225115 | ||
| Life Osram lumilux green l18w / 66 | |||
| - أطباق Greiner ، مربعة ، 120 × 120 × 17 مم ، | ماصة Merck | Z617679-240EA | |
| ذات فتحات تهوية ، 1000 مو ؛ L ، Axygen | Merck | AXYT1000B | |
| برنامج محلل بيانات شاشة النبات | PSI | الذي تم تسليمه كجزء من iReenCAM |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.