قياس تدفقاتها من المغذيات المعدنية والمواد السامة في النباتات مع المشعة الراسمات

الهدف العام من التجربة التالية هو قياس التدفقات أحادية الاتجاه للبوتاسيوم والأمونيا داخل وخارج جذور شتلات الشعير السليمة ، وتوصيف عمل أنظمة نقل المغذيات الرئيسية في أغشية النبات. يتم تحقيق ذلك عن طريق زراعة الشتلات لأول مرة لمدة أسبوع واحد في محاليل الزراعة المائية ذات التركيب الكيميائي المحدد لضمان أن النباتات في حالة غذائية مستقرة. تسمح الثقافة المائية للجذور بالوصول إليها للتلاعب التجريبي.

كخطوة ثانية ، يتم غمر جذور النباتات السليمة لفترات زمنية متفاوتة في المحاليل التجريبية ، بما في ذلك محاليل الامتصاص ، التي ترتفع الركيزة ذات الأهمية بنظيرها المشع. سيتم استخدام هذه الخطوة لتحديد معدلات النقل من وإلى الشتلات. بعد ذلك ، يتم تشريح النباتات مباشرة بعد فترة امتصاص قصيرة لتجارب التدفق أحادي الاتجاه أو نقلها إلى قمع FLX بعد امتصاص أطول لقياس إطلاق المتتبع.

باستخدام التحليل المجزأ بواسطة التتبع أو flx أو Kate ، يتم الحصول على نتائج يمكن أن تكشف عن الجوانب الرئيسية للقدرة والطاقة والآليات وتنظيم أنظمة النقل. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية المتعلقة بفسيولوجيا التغذية النباتية ، مثل كيفية نقل المغذيات المعدنية والمواد السامة داخل وخارج النباتات؟ كيف تستجيب هذه التدفقات للبيئات المتغيرة وكيف تؤثر على تجزئة الخلايا والأنسجة في الركيزة؟

وأخيرا ، كيف تؤثر الضغوط اللاأحيائية التي تضر بالبيئات البيئية في الزراعة مثل الملوحة والجفاف وسمية المعادن الثقيلة على تدفقات وديناميكيات المغذيات النباتية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل استنفاد الركيزة أو فحوصات التراكم ، أو قياسات القطب الاهتزازي الانتقائي للحديد هي أننا قادرون على قياس التدفقات أحادية الاتجاه بدلا من الثنيات الصافية ، وهو فرق بين التدفق و eFlex. من خلال القيام بذلك ، يمكننا اكتساب نظرة ثاقبة حول قدرات الطاقة وآليات وتنظيم أنظمة نقل المغذيات النباتية والمسكرات.

سيتم استخدام أنواع الشعير النموذجية في هذه التجربة ، وزراعة شتلات الشعير في الماء لمدة سبعة أيام في غرفة نمو يتم التحكم فيها بالمناخ قبل يوم واحد من التجريب ، قم بتجميع عدة شتلات معا لعمل نسخة واحدة. لف قطعة من أنابيب تيجون بطول سنتيمترين حول الجزء القاعدي من المزالق وقم بتأمين الأنبوب بشريط لاصق لإنشاء طوق. استخدم ثلاثة نباتات لكل حزمة للتدفق المباشر أو اختبار DI وستة نباتات لكل حزمة للتحليل المجزأ بواسطة مقايسة التتبع أو flx أو Kate قبل يوم واحد من التجربة.

قم بإعداد المواد والحلول التالية ل DI جمع حلول وضع العلامات المسبقة ووضع العلامات والامتصاص وأنابيب الطرد المركزي وقوارير العينات وتهويتها وخلط جميع الحلول لكيت. اجمع ما يلي جيدا. حلول الملصقات والشطف المختلطة ، وممرات التدفق ، وأنابيب الطرد المركزي ، وقوارير العينات.

تجهيز أجهزة التتبع الراديوية في يوم التجربة وفقا لجميع متطلبات ترخيص المواد المشعة للمؤسسة. ارتداء معدات السلامة ومقاييس الجرعات المناسبة واستخدام التدريع المناسب لتحضير نظير البوتاسيوم المشع. البوتاسيوم 42.

ضع دورق نظيف وجاف على الميزان وصفر التوازن. قم بإزالة قارورة من التتبع من عبواتها واسكب المسحوق في الدورق لاحظ الماصة الكتلية ، 19.93 مل من الماء المقطر في الدورق ، متبوعا ب 0.07 مل من حمض الكبريتيك.

بعد ذلك ، يتم حساب تركيز محلول المخزون المشع. بالنظر إلى الكتلة والوزن الجزيئي لكربونات البوتاسيوم وحجم المحلول ، استخدم عداد جيجر مولر لمراقبة التلوث بشكل روتيني. يتم إنتاج نظير النيتروجين المشع 13 في سيكلوترون ويصل كسائل لقياسات DI.

باستخدام ماصة البوتاسيوم 42 ، كمية محلول المخزون المشع المطلوبة للوصول إلى التركيز النهائي المطلوب من البوتاسيوم في محلول الملصقات لقياسات DI باستخدام ماصة النيتروجين 13 كمية صغيرة أقل من 0.5 مل من متتبع الراديو في محلول الملصق. اسمح لمحلول الملصقات بالاختلاط جيدا عن طريق التهوية. بعد ذلك، قم بإدخال عينة فرعية سعة مليلتر واحد من محلول الملصقات في كل من قوارير العينة الأربعة.

قم بقياس النشاط الراديوي في القوارير باستخدام عداد جاما. تأكد من برمجة العداد بحيث يتم تصحيح قراءات العداد في الدقيقة أو التكلفة لكل ألف ظهور. بالنسبة للاضمحلال النظائر ، وهو أمر مهم بشكل خاص لأدوات التتبع قصيرة العمر ، احسب النشاط المحدد لمحلول الملصقات S الذي لم يتم التعبير عنه كعدد في الدقيقة لكل ميكرومول عن طريق حساب متوسط عدد العينات الأربع والقسمة على تركيز الركيزة في المحلول ، اغمر جذور الشعير في محلول غير مشع لوضع العلامات المسبقة لمدة خمس دقائق لتوازن النباتات مسبقا في ظل ظروف الاختبار.

بعد ذلك ، اغمر الجذور في محلول الملصقات المشعة لمدة خمس دقائق. انقل الجذور إلى محلول الامتصاص لمدة خمس ثوان لإزالة الجزء الأكبر من النشاط الراديوي الملتصق بالسطح. ثم انقل الجذور إلى كوب ثان من محلول الامتصاص لمدة خمس دقائق.

لمزيد من التنظيف لجذور التتبع خارج الخلية ، قم بتشريح وفصل البراعم القاعدية والجذور. ضع الجذور في أنابيب الطرد المركزي وقم بتدوير العينات لمدة 30 ثانية في جهاز طرد مركزي من الدرجة السريرية منخفض السرعة. لإزالة الماء السطحي والخلالي ، قم بوزن الجذور للحصول على الوزن الطازج.

قم بقياس النشاط الإشعاعي في عينات النبات باستخدام عداد جاما ، واحسب التدفق إلى النبات باستخدام هذه الصيغة. ابدأ هذا الإجراء بإعداد محلول الملصقات وقياس عقدة S كما هو موضح سابقا. بعد قياس s ، أضف 19 مل من الماء إلى كل عينة بحيث يكون الحجم النهائي مساويا لحجم EIT البالغ 20 ملليلترا.

احسب النشاط الراديوي في كل عينة سعة 20 ملليلترا. اغمر الجذور في محلول الملصقات لمدة ساعة. بعد ساعة واحدة ، قم بإزالة النباتات من محلول الملصقات وانقلها إلى قمع FLX ، مع التأكد من أن جميع المواد الجذرية داخل القمع.

قم بتأمين النباتات برفق على جانب قمع التدفق عن طريق وضع شريط صغير من الشريط اللاصق على الطوق البلاستيكي صب أول elu برفق في القمع. ابدأ مؤقتا للعد في ثوان ، وبعد 15 ثانية ، افتح الحنفية واجمع EIT في قارورة العينة. أغلق الحنفية برفق ، اسكب EIT التالي في القمع.

بهذه الطريقة ، قم بجمع EIT لبقية سلسلة Elucian لفترة إجمالية قدرها 29.5 دقيقة في الاتحاد الأوروبي. بمجرد اكتمال بروتوكول الاتحاد الأوروبي ، قم بحصاد النباتات كما هو موضح سابقا ، وحساب النشاط الراديوي في EITs وعينات النبات باستخدام عداد جاما ، وضرب القراءة لكل EIT في إطلاق مخطط عامل التخفيف كدالة لوقت الشطف لظروف الحالة المستقرة ، وإجراء الانحدارات الخطية وحسابات التدفقات. نصف أكاذيب التبادل وأحجام حمام السباحة.

تظهر هنا متساوي الحرارة التمثيلية لتدفق الأمونيا كدالة لتركيزات خارجية متفاوتة من الأمونيا. في الجذور السليمة لشتلات الشعير المزروعة في نسبة عالية من الأمونيا أو الأمونيوم ، وكانت تدفقات الأمونيا منخفضة أو عالية البوتاسيوم أعلى بكثير في مكايلا منخفضة البوتاسيوم. تكشف تحليلات مينين لمتساوي الحرارة أن ارتفاع البوتاسيوم له تأثير ضئيل نسبيا على تقارب الركيزة لناقلات امتصاص الأمونيا ، ولكنه يقلل بشكل كبير من قدرة النقل.

تسلط هذه النتيجة التالية الضوء على اللدونة السريعة لنظام امتصاص البوتاسيوم. في جذور شتلات الشعير السليمة المزروعة في البوتاسيوم المعتدل والأمونيوم العالي. لوحظت زيادة بنسبة 350٪ تقريبا في تدفق البوتاسيوم في غضون خمس دقائق من سحب الأمونيوم من المحلول الخارجي.

كان تأثير سحب الأمونيوم هذا حساسا لحاصرات قنوات البوتاسيوم ، رباعي إيثيل الأمونيوم باريوم ، السيزيوم. تظهر هذه المخططات الحالة المستقرة للبوتاسيوم 42 efl في جذور شتلات الشعير السليمة المزروعة عند انخفاض البوتاسيوم والنترات المعتدلة ، والتأثيرات الفورية لكلوريد السيزيوم 10 ملليمولار ، وكبريتات البوتاسيوم خمسة ملليمولار ، وكبريتات الأمونيوم على FLX البوتاسيوم FLX تم تثبيطها إما بالسيزيوم أو البوتاسيوم ، ولكن تم تحفيزها بواسطة الأمونيوم. يمكن أيضا استخدام كيت لتقدير تركيزات وأوقات دوران الركيزة في المقصورات تحت الخلوية.

يمكن أن يكشف تحليل الانحدار لمرحلة التبادل البطيء لإطلاق التتبع جنبا إلى جنب مع الاحتفاظ بالتتبع في الأنسجة النباتية عن معلومات مهمة حول حجم المسبح ونصف عمر تبادل المكونات الخلوية مثل جدار الخلية والسيتوبلازم و va. يوضح هذا الجدول معلمات الرأس المستخرجة من قياسات البوتاسيوم 42 flx في شتلات الشعير المزروعة إما بنترات مللي مولار أو 10 مللي مولار من الأمونيوم. هذا الأخير يمثل سيناريو ساما.

يؤدي ارتفاع الأمونيوم إلى قمع جميع تدفقات البوتاسيوم وانخفاض كبير في حجم حمام السباحة. بمجرد إتقانها ، يمكن تحسين كفاءة منهجية DI من خلال علاجات مذهلة بفارق 30 ثانية. عند القيام بذلك ، يمكننا فحص ما يصل إلى 10 حالات في تجربة واحدة.

وبالمثل ، يمكن إجراء العديد من جولات كيت في وقت واحد مع إعطاء وقت كاف بين الجولات. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية قياس تدفقات العناصر الغذائية والمسكرات في النباتات السليمة باستخدام أدوات التتبع المشعة.