Methodenartikel

Bewertung der photosynthetischen Effizienz in photorespiratorischen Mutanten mittels Chlorophyllfluoreszenzanalyse

DOI:

10.3791/63801

⸱

9. Dezember 2022

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biological Sciences, Louisiana State University, 2Department of Plant Pathology and Crop Physiology, Louisiana State University AgCenter

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir beschreiben einen Ansatz zur Messung von Veränderungen der photosynthetischen Effizienz in Pflanzen nach Behandlung mit niedrigemCO2 mittels Chlorophyllfluoreszenz.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Photosynthese und Photorespiration stellen die größten Kohlenstoffflüsse im pflanzlichen Primärstoffwechsel dar und sind für das Überleben der Pflanzen notwendig. Viele der Enzyme und Gene, die für die Photosynthese und Photorespiration wichtig sind, sind seit Jahrzehnten gut untersucht, aber einige Aspekte dieser biochemischen Wege und ihre Wechselwirkung mit mehreren subzellulären Prozessen sind noch nicht vollständig verstanden. Ein Großteil der Arbeit, die die Gene und Proteine identifiziert hat, die für den Pflanzenstoffwechsel wichtig sind, wurde unter streng kontrollierten Umgebungen durchgeführt, die möglicherweise nicht am besten darstellen, wie Photosynthese und Photorespiration in natürlichen und landwirtschaftlichen Umgebungen funktionieren. In Anbetracht der Tatsache, dass abiotischer Stress zu einer Beeinträchtigung der photosynthetischen Effizienz führt, ist die Entwicklung eines Hochdurchsatz-Screens erforderlich, der sowohl abiotischen Stress als auch seine Auswirkungen auf die Photosynthese überwachen kann.

Daher haben wir eine relativ schnelle Methode entwickelt, um nach abiotischen stressinduzierten Veränderungen der photosynthetischen Effizienz zu suchen, die nicht charakterisierte Gene mit Rollen bei der Photorespiration mithilfe von Chlorophyllfluoreszenzanalyse und niedrigem CO2-Screening identifizieren kann. Dieser Artikel beschreibt eine Methode zur Untersuchung von Veränderungen der photosynthetischen Effizienz in transferierten DNA (T-DNA) Knockout-Mutanten in Arabidopsis thaliana. Die gleiche Methode kann für das Screening von Ethylmethansulfonat (EMS)-induzierten Mutanten oder Suppressor-Screening verwendet werden. Mit dieser Methode können Genkandidaten für weitere Studien im pflanzlichen Primärstoffwechsel und in abiotischen Stressreaktionen identifiziert werden. Daten aus dieser Methode können Einblicke in die Genfunktion geben, die möglicherweise erst erkannt werden, wenn sie erhöhten Stressumgebungen ausgesetzt sind.

Einleitung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Abiotische Stressbedingungen, die häufig auf den Feldern von Landwirten auftreten, können sich negativ auf die Ernteerträge auswirken, indem sie die photosynthetische Effizienz verringern. Schädliche Umweltbedingungen wie Hitzewellen, Klimawandel, Dürre und Bodensalzgehalt können abiotische Belastungen verursachen, die die Verfügbarkeit von CO2 verändern und die Reaktion einer Pflanze auf hohen Lichtstress verringern. Die beiden größten terrestrischen Kohlenstoffflüsse sind Photosynthese und Photorespiration, die für das Pflanzenwachstum und die Ernteerträge unerlässlich sind. Viele der wichtigen Proteine und Enzyme, die an diesen Prozessen beteiligt sind, ....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Saatgutaufbereitung und Sterilisation

HINWEIS: Die Saatgutvorbereitung besteht aus Saatgutaufnahme und Saatgutsterilisation. Es ist wichtig zu beachten, dass alle diese Schritte in einer Laminar-Flow-Haube durchgeführt werden müssen, um sterile Bedingungen aufrechtzuerhalten. Alle notwendigen Materialien, Reagenzien und Wachstumsmedien müssen autoklaviert werden (siehe Materialtabelle).

  1. Saatgutaufnahme und -schichtung
    HINWEIS: Die verwendeten Seed-Linien sind plgg1-1 (salk_053463), abcb26 (salk_085232) und Wildtyp (WT, Col-0).
    1. Geben Sie die Samen in 1,5 ml Mikrozentr....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Ergebnisse zeigen Plattenbilder von Roh- und Fluoreszenzbildern aus dem Umgebungs- undCO2-Screening von WT- und Testmutanten. Jedes Pflänzchen ist nach Flächennummer gekennzeichnet, wobei die entsprechenden Fluoreszenzwerte als QY angegeben werden. Die Daten werden als Textdatei exportiert und können zur Analyse in einer Tabelle geöffnet werden (siehe Zusatztabelle S1). Die Mutantenlinien plgg1-1 und abcb26 wurden ausgewählt, um die positive und negative Identifizierung v.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die in diesem Artikel beschriebenen experimentellen Methoden haben einige Vorteile und Einschränkungen. Ein Vorteil ist, dass diese Methode viele Pflanzensämlinge untersuchen kann, obwohl einige Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen, um eine Kontamination der Pflanzenmedienplatte während des Galvanisierungs- und Wachstumsprozesses zu verhindern. Daher ist es wichtig, die Arabidopsis-Platten mit chirurgischem Klebeband zu versiegeln. Ein weiterer Vorteil dieses Experiments ist, dass es eine kürzere photorespiratorisc.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren haben keine konkurrierenden finanziellen Interessen oder Interessenkonflikte.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Forschung wurde vom Louisiana Board of Regents (AWD-AM210544) finanziert.

....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
1,5 mL MikrozentrifugenröhrchenVWR10810-070Behälter für die Saatgutsterilisation
AgaroseVWR9012-36-6Chemikalie zur Suspendierung von Saatgut zur Erleichterung der Beschichtung
Arabidopsis thaliana Samen (abcb26)ABRC, bestellt über TAIR www.arabidopsis.orgArabidopsis-Samen als Versuchsgruppe verwendet
Arabidopsis thaliana Samen (plgg1-1)ABRC, bestellt über TAIRwww.arabidopsis.org SALK_053469Celterliche Arabidopsis-Samen 
Arabidopsis thaliana Samen (WT)ABRC, bestellt über TAIR www.arabidopsis.orgCol-0arabidopsis Wildtyp-Saatgut, das als Kontrollgruppe verwendet wurde
  Bleichmittel Claroxgenerisches Bleichmittel Chemikalie zur Sterilisation von Saatgut
Carbolime absorbierendes MittelMedline ProdukteS232-104-001CO2 absorbierendes Mittel
Geschlossen FluorCamPhoton Systems InstrumentsFC 800-CFluoreszenz-Imager
FluoroCam FC 800-CPhoton Systems InstrumentsGeschlossen FluorCam FC 800-C/1010-SFluoreszenz-Imager
FluoroCam7Photon Systems InstrumentsGeschlossen FluorCam FC 800-C/1010- SFluoreszenz-Bildanalysesoftware
Gelzan (Pflanzen-Agar)Phytotech Labs71010-52-1Chemikalie zur Verfestigung von MS-Medien als Platten 
Glaskolben 1 LFisherbrandFB5011000Behälter für die Herstellung und das Autoklavieren von MS Media
WachstumskammerCaron7317-50-2Wachstumskammer für den Anbau von Pflanzen
Murashige & Skoog Basal Medium mit Vitaminen & 1,0 g/l MES (MS)PhytotechLabsM5531 Wachstumsmedien für Arabidopsis-Sämlinge 
Kaliumhydroxid (KOH)Phytotech Labs1310-58-3stellt als 1 M Lösung für die pH-Einstellung
SpinnenlichterMean Well EnterprisesXLG-100-H-ABLichter, die im Lichtassay verwendet werden 
Quadratische Petrischale mit Gitter, sterilSimport ScientificD21016zur Aufnahme von MS-Medien für Arabidopsis-Sämlinge chirurgisches
Klebeband3M1530-1Band zum Versiegeln von Platten
zwischen 20Biorad  9005-64-5Tensid zur Unterstützung der Saatgutsterilisation
SALK_085232 her

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Peterhansel, C., et al. Photorespiration. Arabidopsis Book. 8, 0130(2010).
  2. Bordych, C., Eisenhut, M., Pick, T. R., Kuelahoglu, C., Weber, A. P. Co-expression analysis as tool for the discovery of transport proteins in photorespiration. Plant Biology. 15 (4), 686-693 ....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

CO2 Niedrigwert ScreeningArabidopsis thalianaQuantenausbeuteHigh Throughput Screeningabiotische StressantwortS mlings ImagingPuls Amplituden Fluorometer

Verwandte Artikel