$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
يقوم اختبار البرتوبريثيسيا (PPA) بقياس الاستجابات الضوئية الدورية في فطر نيوروسبورا كراسا. تقيس العديد من الكائنات الحية طول النهار والليل لتنسيق العمليات البيولوجية في ظاهرة تعرف بالفوتوبريودية 1,2,3,4,5,6,7,8. في هذا الاختبار، يعمل تطور البنية الجنسية الأنثوية، البروتوبريثيسيوم، كبديل قابل للقياس يعتمد على الضوء للاستجابة الدورية الضوئية. على الرغم من أن الفوتوبريودية تم توصيفها جيدا في النباتات من خلال تجارب الفجر3، إلا أن هناك طرقا أقل توحيدا لقياس الاستجابات الدورية الضوئية في حقيقيات النواة غير التمثيلية ضوئيا مثل الفطريات. يوفر N. crassa نظام نموذج قابل للتنفيذ لهذا الغرض بسبب معرفته جيناته ومسارات تطوره المستجابة للضوء. لوحظ تنظيم توقيت التكاثر المعتمد على فترة الضوء عبر الكائناتالحائزة 1,2,3,4,5,6,7,8، مما يدعم أهمية الاستجابات الفسيولوجية المدفوعة بالضوء؛ ومع ذلك، لا تزال الدراسات الميكانيكية في الفطريات محدودة بسبب نقص الاختبارات القابلة للتكرار.
البروتوبريثيسيا هي هياكل جنسية أنثوية مبكرة في N. crassa. تنشأ من الأسكوجونيا، التي تطور تريكوجينات ملفوفة تندمج مع الهيفا أو الكونيديا من النوعالمقابل للتزاوج 9. بعد الاندماج، تدخل نوى الشريك "الذكر" إلى البروتوبريثيسيوم. عدد البروتوبريثيسيا الناتج منظم موسميا ويعمل بقوةبالضوء 10. يعد تنظيم الدورات الضوئية مركزيا في علم البيئة، وعلم الأحياء الزمنية، وفسيولوجيا الفطريات لأن العديد من العمليات التي تتحكم بها الساعة تعتمد على الضوء. يؤثر الضوء على العديد من المسارات الجينية، بما في ذلك المستقبلات الضوئية، الكيناز، وآليات نقل الضوء المرتبطة بالتطور الجنسي11. البروتوبريثيسيا مناسبة جدا لقياس النتاج الضوئي لأنها يمكن رؤيتها بسهولة تحت المجهر وتستجيب بحساسية للضوء.
على الرغم من أهمية الفوتوبريوتيسيا في الفطريات، إلا أن هناك عددا قليلا من الاختبارات الموحدة والقابلة للتكرار لقياس إنتاج البروتبريثيسيا تحت دورات ضوئية مضبوطة. يعد الاختبار المتوسط الإنتاجية والقائم على الصفائح ذا قيمة لأن الفطريات كائنات نموذجية رخيصة وسهلة الصيانة، مما يتيح تحليلا منهجيا للتطور الجنسي الناتج عن الضوء ووظائف الجينات. ركزت معظم أبحاث الفوتوبيرودية على النباتات، بينما تظل الأطر الكمية المكافئة للأنظمة الفطرية محدودة. في كائنات أخرى، بما في ذلك الحشرات، تصنف الظواهر المعتمدة على الضوء مثل السبات بشكل جيد7، لكن الأساليب المماثلة في الفطريات تفتقر. تقيد هذه الفجوة المقارنة القابلة للتكرار للاستجابات الدورية الضوئية عبر السلالات والظروف التجريبية.
يبني التحليل على دراسة أجريت عام 2004 قست إنتاج البروتوبيريثيسيا عبر أطوال أيام متزايدة، من الظلام الثابت إلى الضوء الثابت، في طفرة الشريط (bd) (RAS-1bd)، والتي استخدمت في الدراسات اليومية 4,12. لوحظت تغيرات تعتمد على فترة الضوء في إنتاج البروتوبريثيسيا في هذا الخلفية. يتكيف سير العمل الحالي ويوسع هذا النهج باستخدام السلالة المرجعية FGSC 2489، المرتبطة بتسلسل الجينوم الكامل وموارد القضاء13,14. يقوم الاختبار بقياس متوسط عدد البروتوبيريثيسيا الناتج تحت فترات ضوئية محددة خلال أسبوع واحد كمؤشر على الاستجابة الدورية الضوئية. يقوم هذا النهج بتوحيد ظروف الزراعة والتصوير والقياس، مما يمكن من المقارنة القابلة لإعادة الإنتاج عبر الظروف التجريبية والسلالات. تشمل التطورات المنهجية الرئيسية ظروف الزراعة الموحدة المعتمدة على الصفائح، ومعايير التعرض المحددة، والتصوير القائم على الربع الطبقي، وسير عمل القياس القابل للتكرار.
يقوم هذا البروتوكول بقياس الاستجابات الدورية الضوئية في N. crassa عن طريق قياس تكوين البروتو بريثيسيا بعد التعرض لدورات محددة من الضوء والظلام. لكل حالة دورية ضوئية، تستخدم أربع نسخ بيولوجية، كل منها يتكون من صفيحة عبور صناعية (SC) ملقحة بشكل مستقل. يتم جمع أربع صور لكل لوحة ويتم قياسها لتوليد قيمة واحدة لكل نسخة بيولوجية للتحليل الإحصائي. تحضن الصفائح لمدة سبعة أيام تحت فترات ضوئية معايرة (مثل دورات 12 ساعة:12 ساعة أو 8 ساعات:16 ساعة من الضوء والظلام).
يتم وضع جهاز تسجيل بيانات داخل غرفة النمو لتسجيل شدة الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة بشكل مستمر، مما يتحقق من استقرار الظروف البيئية. تحافظ شدة الضوء فوق 1000 لوكس، حيث تقلل المستويات المنخفضة من إنتاج البروتبريثيسيا. يتم تجنب الإضاءة المفرطة لمنع ارتفاع درجة حرارة الحجرة والتأثيرات الحرارية المربكة. بعد الحضانة، تزال الماكروكونيديا بلطف باستخدام منشفة ورقية مبللة مشبعة بنسبة 70٪ إيثانول. يتم تصوير أربعة أرباع متباعدة بشكل متساو عند محيط كل لوحة بتكبير 40× باستخدام مجهر ستيريو تحت إضاءة المجال الساطع. يتم عد البروتوبيريثيسيا يدويا باستخدام حزمة معالجة الصور، ويستخدم متوسط العد لكل لوحة للمقارنات الإحصائية عبر فترات الضوء.