Il protocollo introduce un metodo ad alto rendimento per misurare il rilassamento della tempra non fotochimica mediante fluorometria clorofilliana modulata in ampiezza di impulso. Il metodo viene applicato alla glicina max coltivata sul campo e può essere adattato ad altre specie per lo screening della diversità genetica o delle popolazioni riproduttive.
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Articolo metodologico
Analisi ad alto rendimento della tempra non fotochimica nelle colture utilizzando la fluorometria clorofilla modulata con ampiezza di impulso
In questo articolo
Sommario
Abstract
La fotosintesi non è ottimizzata nelle moderne varietà di colture e quindi offre un'opportunità di miglioramento. Accelerare il rilassamento della tempra non fotochimica (NPQ) si è dimostrata una strategia efficace per aumentare le prestazioni fotosintetiche. Tuttavia, il potenziale di riproduzione per migliorare NPQ e una comprensione completa delle basi genetiche del rilassamento NPQ è carente a causa delle limitazioni del sovracampionamento e della raccolta di dati da piante coltivate in campo. Sulla base di rapporti precedenti, presentiamo un test ad alto rendimento per l'analisi dei tassi di rilassamento NPQ in Glycine max (soia) utilizzando la fluorometria clorofilliana modulata dall'ampiezza dell'impulso (PAM). I dischi fogliari vengono campionati da semi di soia coltivati in campo prima del trasporto in un laboratorio dove il rilassamento NPQ viene misurato in un fluorometro PAM chiuso. I parametri di rilassamento NPQ sono calcolati adattando una funzione bie-esponenziale ai valori NPQ misurati a seguito di una transizione da alta a bassa illuminazione. Utilizzando questo metodo, è possibile testare centinaia di genotipi in un giorno. La procedura ha il potenziale per schermare i pannelli mutanti e di diversità per la variazione nel rilassamento NPQ e può quindi essere applicata a domande di ricerca sia fondamentali che applicate.
Introduzione
La fotosintesi consiste nell'assorbimento della luce, nel trasferimento di elettroni primari, nella stabilizzazione dell'energia e nella sintesi e trasporto di prodotti fotosintetici1. Comprendere ogni passaggio è fondamentale per guidare gli sforzi per aumentare l'efficienza fotosintetica delle colture. La luce influenza il tasso di fotosintesi, richiedendo un apporto energetico di bilanciamento, sotto forma di fotoni, con la domanda di equivalenti riducenti. Quando l'offerta supera la domanda, ad esempio in condizioni di luce intensa o durante la ridotta fissazione di CO2 causata dalla chiusura stomatica, l'accumulo di potenza ridu....
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Protocollo
1. Semina
- Scegli un sito sul campo con terreno fertile, ben drenato, ma non sabbioso e con un pH di quasi 6,5. Segna i lotti di fila da 1,2 m con una spaziatura di 0,75 m segnando il terreno con una zappa.
- Piantare 50 semi/m di G.max cv. IA3023 a 3 cm di profondità lungo ogni appezzamento all'inizio della stagione di crescita quando le temperature del suolo sono comprese tra 25 e 30 °C.
NOTA: Ai fini dello screening della diversità genetica, si prevede che vengano coltivati e confrontati più genotipi diversi. Pianta 2-5 righe per genotipo disposte in un design a blocchi casuali. Si dovrebbe considerare se le condizioni ....
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Risultati
La Figura 1A illustra una misura tipica di NPQ nella soia coltivata in campo. Le piante sono state coltivate a Urbana, IL (latitudine 40.084604°, longitudine -88.227952°) durante l'estate 2021, con semi piantati il 5 giugno. 2021. I dischi fogliari sono stati campionati dopo 30 giorni di semina e le misurazioni sono state effettuate con il protocollo fornito (Tabella 1). I valori Fv/Fm e NPQ sono stati calcolati per ciascun disco fogliare (Tabella s.......
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Discussione
La scelta accurata e la gestione dei dischi fogliari sono fondamentali per ottenere misurazioni affidabili di NPQ. In primo luogo, i danni al tessuto, come la manipolazione approssimativa con una pinzetta, introdurranno stress, con conseguenti valori bassi per la massima efficienza quantistica della fotosintesi. Le piante non stressate hanno tipicamente valori Fv/Fm di circa 0,8318, con cali significativi che indicano una riduzione delle prestazioni fotosint.......
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Dichiarazioni
Gli autori non segnalano conflitti di interesse
Ringraziamenti
Questo lavoro è supportato dal progetto di ricerca Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE) finanziato dalla Bill & Melinda Gates Foundation, foundation for Food and Agriculture Research e dal Foreign, Commonwealth & Development Office del Regno Unito con il numero di sovvenzione OPP1172157.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Piastra per coltura tissutale a 24 pozzetti | Fisher | Scientific FB012929 | Paese di origine: Stati Uniti d'America Piastra per |
| coltura tissutale a 96 pozzetti | Fisher Scientific | FB012931 | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| Foglio di alluminio | Antylia Scientific | 61018-56 | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| Pennarello nero | Sharpie | SAN30001 | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| CF imager | Technologica Ltd. | N/A | imager a fluorescenza di clorofilla Paese di origine: Regno Unito |
| Cork-borer, 7mm | Humboldt Mfg Co | H9665 | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| FluorImager V2.305 Software | Technologica Ltd. | Software di imaging N/A | Paese di origine: Regno Unito |
| iHank-Nose Confezione da 100 filtri igienici per aspiratore nasale premium | Amazon | B07P6XCTGV | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| Pali di marcatura | John Henry Company | KN0151 | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| Forbici di carta | VWR | 82027-596 | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| Parafilm | Bemis Company Inc. | S3-594-6 | Film flessibile semitrasparente Paese di origine: Stati Uniti d'America |
| Tappi in gomma piena | Fisher Scientific | 14-130M | Paese di origine: Stati Uniti d'America |
Riferimenti
- Blankenship, R. E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis. , John Wiley & Sons. Hoboken, NJ. (2021).
- Murchie, E. H., Niyogi, K. K. Manipulation of photoprotection to improve plant photosynthesis. Plant Physiology. 155 (1), 86-92 (2011).
- Horton, P.
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Ristampe e permessi
