植物与放射性示踪剂测量矿质营养和毒物的通量

以下实验的总体目标是测量钾和氨进出完整大麦幼苗根部的单向通量，并表征植物膜中关键营养物质运输系统的功能。这是通过首先在特定化学成分的水培溶液中培养幼苗一周来实现的，以确保植物处于营养稳定状态。水培培养允许可以接触到根进行实验作。

作为第二步，将完整植物的根部浸入实验溶液中不同时间，包括吸收溶液，这些溶液的目标底物中掺有放射性同位素。此步骤将用于确定进出幼苗的运输速率。接下来，要么在短暂的摄取期后立即解剖植物以进行单向流入实验，要么在较长时间的摄取后立即转移到 FLX 漏斗中以测量示踪剂释放。

使用示踪剂、flx 或 Kate 的区室分析，获得的结果可以揭示运输系统的能力、能量、机制和调节的关键方面。这种方法可以帮助回答与植物营养生理学相关的关键问题，例如矿物营养物质和毒物是如何进出植物的？这些助焊剂如何响应不断变化的环境，它们如何影响底物、细胞和组织区室？

最后，损害农业生态环境的非生物胁迫（如盐度、干旱和重金属毒性）如何影响植物养分的通量和动态。与现有方法（如基质耗竭或累积分析，或铁选择性振动电极测量）相比，该技术的主要优势在于，我们能够测量单向磁通量，而不是净弯曲，这是 influx 和 eFlex 之间的区别。通过这样做，我们能够获得对植物养分和麻醉剂运输系统的能力、能量学、机制和调节的宝贵见解。

本实验将使用模式物种大麦，在实验前一天在气候控制的生长室中水培大麦幼苗 7 天，将几株幼苗捆绑在一起进行一次复制。将一根 2 厘米长的 tigon 管缠绕在滑槽的基部，并用胶带固定管子以形成一个环。实验前一天，每束使用 3 株植物进行直接流入或 DI 测定，每束使用 6 株植物进行示踪剂、flx 或 Kate 测定的区室分析。

为 DI 准备以下材料和溶液收集预标记、标记和解吸溶液、离心管和样品瓶、充气和混合 Kate 的所有溶液。收集以下内容。混合充气标记和洗脱溶液、外排漏斗、离心管和样品瓶。

按照该机构放射性材料许可证的所有要求，在实验当天准备无线电示踪剂。佩戴适当的安全设备和剂量计，并使用适当的防护罩来制备放射性钾同位素。钾 42.

将一个干净、干燥的烧杯放在天平上，将天平归零。从包装中取出一小瓶示踪剂，然后将粉末倒入烧杯中。注意质量移液管，将 19.93 毫升蒸馏水加入烧杯中，然后加入 0.07 毫升硫酸。

随后，计算放射性储备溶液的浓度。考虑到碳酸钾的质量和分子量以及溶液的体积，使用 Geiger Mueller 计数器定期监测污染。放射性氮 13 同位素在回旋加速器中产生，并以液体形式到达以进行 DI 测量。

使用钾 42 移液管将达到所需钾最终浓度所需的放射性储备液量移液到标记溶液中对于使用氮气 13 的 DI 测量，将少量小于 0.5 毫升的放射性示踪剂移液到标记溶液中。让标记溶液通过曝气充分混合。接下来，将 1 毫升标记溶液的子样品移液到四个样品瓶中。

使用 γ 计数器测量样品瓶中的无线电活动。确保对计数器进行编程，以便校正每分钟计数或 CPM 读数。对于同位素衰变，这对于短寿命示踪剂尤其重要，通过平均四个样品的计数并除以溶液中底物的浓度，计算标记溶液 S 的比活性，而不是表示为每分钟每微摩尔计数，将大麦根浸入非放射性预标记溶液中 5 分钟，以在测试条件下预平衡植物。

之后，将根部浸入放射性标记溶液中 5 分钟。将根部转移到解吸溶液中 5 秒钟，以去除大部分表面粘附的放射性。然后将根部转移到第二个解吸溶液烧杯中 5 分钟。

为了进一步清除细胞外示踪剂的根，解剖并分离芽、基芽和根。将根部放入离心管中，并在低速临床级离心机中旋转样品 30 秒。要去除表面水和间隙水，请称量根部以获得新鲜重量。

使用伽马计数器测量植物样品中的放射性，使用此公式计算进入植物的流入量。如前所述，通过准备标记溶液并测量 S 结来开始此过程。测量 s 后，向每个样品中加入 19 毫升水，使最终体积等于 20 毫升的 EIT 体积。

计算每 20 毫升样品中的放射性。将根部浸入标记溶液中 1 小时。一小时后，从标记溶液中取出植物并将其转移到 FLX 漏斗中，确保所有根材料都在漏斗内。

通过在塑料项圈上贴上一小条胶带，轻轻地将植物固定在外排漏斗的一侧。轻轻地将第一个 elu 倒入漏斗中。启动计时器以秒为单位进行计数，15 秒后，打开龙头并收集样品瓶中的 EIT。关闭水龙头，轻轻地将下一个 EIT 倒入漏斗中。

以这种方式，收集 Elucian 级数剩余部分的 EIT，EU 总周期为 29.5 分钟。一旦欧盟协议完成，如前所述收获植物，使用 γ 计数器计算 EIT 和植物样品中的放射性，将每个 EIT 的读数乘以稀释因子图示踪剂释放作为稳态条件下洗脱时间的函数，执行线性回归和通量计算。交易所和矿池大小的一半。

这里显示的是氨流入的代表性等温线，它是氨外部浓度变化的函数。在高氨或高铵态氮下生长的大麦幼苗的完整根中，低钾或高钾氨通量在低钾 McKayla's 下显着升高。等温线的 Menin 分析表明，高钾对氨吸收转运蛋白的底物亲和力影响相对较小，但显着降低了运输能力。

下一个结果突出了钾吸收系统的快速可塑性。在中等钾和高铵态氮下生长的完整大麦幼苗的根部中。从外部溶液中抽出铵后 5 分钟内观察到钾流入量增加近 350%。

这种铵态离子吸取效应对钾通道阻滞剂、四乙基铵钡（一种铯）敏感。这些图显示了在低钾和中等硝酸盐下生长的完整大麦幼苗根系中的稳态钾 42 efl，以及 10 毫摩尔氯化铯、5 毫摩尔硫酸钾和 5 毫摩尔硫酸铵对 flx 钾的直接影响 flx 钾受到铯或钾的抑制，但受到铵的刺激。Cate 还可用于估计亚细胞区室中底物的浓度和周转时间。

示踪剂释放的缓慢交换阶段以及示踪剂在植物组织中的保留的回归分析可以揭示有关细胞池大小和亚细胞成分（如细胞壁、细胞质和 va）交换半衰期的重要信息。下表显示了从使用 1 毫摩尔硝酸盐或 10 毫摩尔铵态生长的大麦幼苗中稳态钾 42 flx 测量中提取的 Cape 参数。后者代表了一种有毒的情景。

高铵态氮会抑制所有钾通量，并显著减少池的大小。一旦掌握，可以通过间隔 30 秒错开治疗来提高 DI 方法的效率。这样，我们可以在单个实验中检查多达 10 个条件。

同样，如果两次运行之间有足够的时间，可以同时进行多次 Kate 运行。看完这个视频，你应该对如何使用放射性示踪剂测量完整植物中的营养物质和麻醉剂通量有了很好的了解。