מדידת שטפים של חומרים מזינים ומינרליים רעלים בצמחים עם חומרים רדיואקטיביים

בצמחים מדידה של שטפי חומרים מזינים ורעלים חיונית לחקר תזונת הצמח ורעילותו. כאן, אנו מכסים פרוטוקולי רדיו-מעקב לקביעת זרם ופליטה בשורשי צמחים שלמים, תוך שימוש בשטפי אשלגן (K⁺) ואמוניה/אמוניום (NH₃/NH₄⁺) כדוגמאות. נדונים יתרונות ומגבלות של טכניקות כאלה.

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא למדוד את השטפים החד-כיווניים של אשלגן ואמוניה לתוך ומחוץ לשורשים של שתילי שעורה שלמים, ולאפיין את תפקודן של מערכות הובלת חומרים מזינים מרכזיים בקרומי הצמח. זה מושג על ידי גידול שתילים ראשונים במשך שבוע בתמיסות הידרופוניות בעלות הרכב כימי ספציפי כדי להבטיח שהצמחים במצב יציב תזונתי. תרבית הידרופונית מאפשרת לשורשים להיות נגישים למניפולציה ניסיונית.

כצעד שני, שורשים של צמחים שלמים טובלים לפרקי זמן משתנים בתמיסות ניסיוניות, כולל תמיסות קליטה, שהמצע המעניין שלהן מורכב מהאיזוטופ הרדיואקטיבי שלו. שלב זה ישמש לקביעת שיעורי ההובלה לשתילים והחוצה מהם. לאחר מכן, צמחים מנותחים מיד לאחר תקופת קליטה קצרה לניסויי זרם חד כיווני או מועברים למשפך FLX לאחר קליטה ארוכה יותר למדידת שחרור עוקב.

באמצעות ניתוח תאים על ידי עוקב, flx או קייט, מתקבלות תוצאות שיכולות לחשוף היבטים מרכזיים של הקיבולת, האנרגטיקה, המנגנונים והוויסות של מערכות התחבורה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח הקשורות לפיזיולוגיה תזונתית של צמחים, כגון כיצד חומרים מזינים מינרליים וחומרים רעילים מועברים לתוך הצמחים והחוצה מהם? כיצד שטפים כאלה מגיבים לסביבות משתנות וכיצד הם משפיעים על מידור התאים והרקמות של המצע?

ולבסוף, כיצד לחצים אביוטיים הפוגעים בסביבות אקולוגיות בחקלאות כגון מליחות, בצורת ורעילות מתכות כבדות משפיעים על שטפי התזונה והדינמיקה של הצמח. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כגון דלדול מצע או מבחני הצטברות, או מדידות אלקטרודות רוטטות סלקטיביות של ברזל הוא שאנו מסוגלים למדוד שטפים חד כיווניים בניגוד לכיפופים נטו, וזה הבדל בין זרם ל-eFlex. על ידי כך, אנו מסוגלים לקבל תובנה חשובה לגבי היכולת האנרגטית, המנגנונים והוויסות של מערכות הובלה של חומרים מזינים ומשכרים מהצומח.

מין השעורה המודל ישמש בניסוי זה, לגדל את שתילי השעורה באופן הידרופוני במשך שבעה ימים בתא גידול מבוקר אקלים יום אחד לפני הניסוי לאגד מספר שתילים יחד ליצירת שכפול יחיד. עטפו חתיכה של שני סנטימטרים של צינור טיגון סביב החלק הבסיסי של המצנחים ואבטחו את הצינור עם סרט ליצירת צווארון. השתמש בשלושה צמחים לכל צרור עבור הזרם הישיר או בדיקת DI ושישה צמחים לכל צרור לניתוח התאי על ידי בדיקת עוקב, flx או קייט יום אחד לפני הניסוי.

הכן את החומרים והפתרונות הבאים עבור פתרונות תיוג מראש, תיוג וספיגה של DI, צינורות צנטריפוגה ובקבוקוני דגימה, אוורור וערבב את כל הפתרונות עבור קייט. אסוף היטב את הדברים הבאים. פתרונות תיוג ופליטה מאווררים מעורבים, משפכי פליטה, צינורות צנטריפוגה ובקבוקוני דגימה.

הכינו את עוקבי הרדיו ביום הניסוי בהתאם לכל דרישות רישיון החומרים הרדיואקטיביים של המוסד. ללבוש ציוד בטיחות ומדי מינון מתאימים ולהשתמש במיגון מתאים להכנת איזוטופ האשלגן הרדיואקטיבי. אשלגן 42.

הניחו נקייה ויבשה על האיזון ואפסו את האיזון. מוציאים בקבוקון של העוקב מאריזתו ושופכים את האבקה לכוס. שימו לב לפיפטה המסה, 19.93 מיליליטר מים מזוקקים לכוס, ואחריהם 0.07 מיליליטר חומצה גופרתית.

לאחר מכן, מחושב ריכוז תמיסת המלאי הרדיואקטיבי. בהתחשב במסה ובמשקל המולקולרי של אשלגן פחמתי ונפח התמיסה, השתמש במונה גייגר מולר כדי לנטר באופן שגרתי זיהום. איזוטופ החנקן הרדיואקטיבי 13 מיוצר בציקלוטרון ומגיע כנוזל למדידות DI.

באמצעות פיפטת אשלגן 42 כמות תמיסת המלאי הרדיואקטיבי הנדרשת כדי להגיע לריכוז הסופי הרצוי של אשלגן לתמיסת התיוג למדידות DI באמצעות חנקן 13 פיפטה כמות קטנה פחות מ-0.5 מיליליטר של עוקב הרדיו לתוך תמיסת התיוג. אפשר לתמיסת התיוג להתערבב היטב באמצעות אוורור. לאחר מכן, פיפטה תת-דגימה של מיליליטר אחד של תמיסת תיוג לכל אחד מארבעת בקבוקוני הדגימה.

מדוד את פעילות הרדיו בבקבוקונים באמצעות מונה גמא. ודא שהמונה מתוכנת כך שהספירה לדקה או קריאות CPM יתוקנו. עבור דעיכה איזוטופית, החשובה במיוחד עבור עוקבים קצרי מועד, חשב את הפעילות הספציפית של תמיסת התיוג S שאינה מתבטאת כספירה לדקה למיקרומול על ידי חישוב ממוצע הספירה של ארבע הדגימות וחלוקה בריכוז המצע בתמיסה, טבלו את שורשי השעורה בתמיסת תיוג מוקדמת לא רדיואקטיבית למשך חמש דקות כדי לאזן מראש את הצמחים בתנאי בדיקה.

לאחר מכן, טבלו את השורשים בתמיסת התיוג הרדיואקטיבית למשך חמש דקות. העבירו את השורשים לתמיסת ספיגה למשך חמש שניות כדי להסיר את עיקר פעילות הרדיו הדבוקה על פני השטח. לאחר מכן העבירו את השורשים לכוס שנייה של תמיסת ספיגה למשך חמש דקות.

כדי לנקות עוד יותר את שורשי העוקב החוץ-תאי, נתח והפריד את הקלעים יורה הבסיס והשורשים. מניחים את השורשים בצינורות צנטריפוגה וסובבים את הדגימות למשך 30 שניות בצנטריפוגה במהירות קלינית נמוכה. כדי להסיר מים עיליים וביניים, שקלו את השורשים כדי לקבל את המשקל הטרי.

למדוד את הרדיואקטיביות בדגימות הצמח באמצעות מונה גמא, לחשב את הזרם לצמח באמצעות נוסחה זו. התחל הליך זה על ידי הכנת תמיסת התיוג ומדידת קשר S כפי שהוצג קודם לכן. לאחר מדידת s, הוסף 19 מיליליטר מים לכל דגימה כך שהנפח הסופי יהיה שווה לנפח EIT של 20 מיליליטר.

ספור את פעילות הרדיו בכל דגימה של 20 מיליליטר. טבלו את השורשים בתמיסת התיוג למשך שעה. לאחר שעה, הסר את הצמחים מתמיסת התיוג והעביר אותם למשפך FLX, וודא שכל חומר השורש נמצא בתוך המשפך.

אבטח בעדינות את הצמחים לצד משפך הפליטה על ידי מריחת רצועת סרט קטנה על צווארון הפלסטיק שפכו בעדינות את האלו הראשון לתוך המשפך. הפעל טיימר כדי לספור לאחור בשניות, ולאחר 15 שניות, פתח את הברז ואסוף את ה-EIT בבקבוקון הדגימה. סגור את הברז, שפך בעדינות את ה- EIT הבא למשפך.

באופן זה, אסוף את ה-EIT עבור יתרת סדרת Elucian לתקופה כוללת של 29.5 דקות באיחוד האירופי. לאחר השלמת פרוטוקול האיחוד האירופי, קצרו צמחים כפי שהוצג קודם לכן, ספרו את פעילות הרדיו ב-EITs ובדגימות הצמחים באמצעות מונה הגמא, הכפילו את הקריאה עבור כל EIT בשחרור העוקב של עלילת גורם הדילול כפונקציה של זמן הפליטה לתנאי מצב יציב, בצעו רגרסיות ליניאריות וחישובים של שטפים. חצי שקרים של חליפין וגודל בריכה.

מוצגים כאן איזותרמיות מייצגות לזרם אמוניה כפונקציה של ריכוזים חיצוניים משתנים של אמוניה. בשורשים שלמים של שתילי שעורה שגדלו באמוניה גבוהה או אמוניום, ושטפי אמוניה נמוכים או גבוהים של אשלגן היו גבוהים משמעותית באשלגן נמוך של McKayla. ניתוחים של מנין של האיזותרמים מגלים כי לאשלגן גבוה יש השפעה מועטה יחסית על זיקה למצע של מובילי ספיגת אמוניה, אך מפחית משמעותית את יכולת ההובלה.

התוצאה הבאה מדגישה את הפלסטיות המהירה של מערכת ספיגת האשלגן. בשורשים של שתילי שעורה שלמים הגדלים באשלגן בינוני ואמוניום גבוה. עלייה של כמעט 350% בזרם האשלגן נצפתה תוך חמש דקות מנסיגת האמוניום מהתמיסה החיצונית.

אפקט נסיגת אמוניום זה היה רגיש לחוסמי תעלות האשלגן, טטראתיל אמוניום בריום, צזיום. חלקות אלה מראות את המצב היציב של אשלגן 42 efl בשורשים של שתילי שעורה שלמים הגדלים באשלגן נמוך וחנקות בינוניות, וההשפעות המיידיות של 10 מילי-מולרי צזיום כלוריד, 5 מילי-מולרי אשלגן גופרתי ו-5 מילי-מולרי אמוניום גופרתי על FLX אשלגן FLX עוכב על ידי צזיום או אשלגן, אך מגורה על ידי אמוניום. ניתן להשתמש ב-Cate גם כדי להעריך ריכוזים וזמני תחלופה של המצע בתאים תת-תאיים.

ניתוח רגרסיה של שלב ההחלפה האיטית של שחרור העוקב יחד עם שימור העוקבים ברקמות הצמח יכול לחשוף מידע חשוב על גודל המאגר ומחצית החיים של חילופי רכיבים תת-תאיים כגון דופן התא, ציטופלזמה ו-VA. טבלה זו מציגה פרמטרים של שכמייה שחולצו ממדידות של אשלגן במצב יציב 42 flx בשתילי שעורה שגדלו עם חנקת מילי-מולרית אחת או אמוניום של 10 מילי-מולרי. האחרון מייצג תרחיש רעיל.

אמוניום גבוה גורם לדיכוי כל שטפי האשלגן ולירידה משמעותית בגודל הבריכה. לאחר השליטה, ניתן לשפר את היעילות של מתודולוגיית ה-DI על ידי טיפולים מדהימים בהפרש של 30 שניות. בכך אנו יכולים לבחון עד 10 תנאים בניסוי אחד.

באופן דומה, ניתן לבצע מספר ריצות קייט בו זמנית בהינתן מספיק זמן בין ריצות. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד למדוד שטפים של חומרים מזינים וחומרים משכרים בצמחים שלמים באמצעות עוקבים רדיואקטיביים.