방사성 트레이서와 식물에 미네랄 영양 성분 및 독성 물질의 플럭스를 측정

식물에서 영양소 및 독성 플럭스의 측정은 식물 영양 및 독성 연구에 필수적입니다. 여기에서는 칼륨(K⁺) 및 암모니아/암모늄(NH₃/NH₄⁺) 플럭스를 예로 사용하여 온전한 식물 뿌리의 유입 및 유출 측정을 위한 방사성 추적자 프로토콜을 다룹니다. 이러한 기술의 장점과 한계에 대해 설명합니다.

다음 실험의 전반적인 목표는 손상되지 않은 보리 묘목의 뿌리 안팎에서 칼륨과 암모니아의 단방향 플럭스를 측정하고 식물 막에서 주요 영양 수송 시스템의 기능을 특성화하는 것입니다. 이것은 식물이 영양학적으로 안정된 상태를 유지하도록 하기 위해 특정 화학 성분의 수경 재배 용액에서 일주일 동안 묘목을 먼저 성장시킴으로써 달성됩니다. 수경 재배를 통해 뿌리는 실험적 조작을 위해 접근 할 수 있습니다.

두 번째 단계로, 온전한 식물의 뿌리를 방사성 동위원소로 관심 기질이 급증한 흡수 용액을 포함한 실험 용액에 다양한 기간 동안 담그십시오. 이 단계는 묘목으로 들어오고 나가는 운송 속도를 결정하는 데 사용됩니다. 다음으로, 식물은 단방향 유입 실험을 위해 짧은 흡수 기간 직후에 해부되거나 추적자 방출 측정을 위해 더 긴 흡수 후 FLX 깔때기로 옮겨집니다.

tracer, flx 또는 Kate의 구획 분석을 사용하여 운송 시스템의 용량, 에너지, 메커니즘 및 조절의 주요 측면을 밝힐 수 있는 결과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 미네랄 영양소와 독성 물질이 식물 안팎으로 어떻게 운반되는지와 같은 식물 영양 생리학과 관련된 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 플럭스는 변화하는 환경에 어떻게 반응하며 기질, 세포 및 조직 구획에 어떤 영향을 미칩니까?

마지막으로, 염분, 가뭄, 중금속 독성과 같은 농업의 생태 환경을 손상시키는 비생물적 스트레스가 식물 영양소 흐름과 역학에 어떤 영향을 미치는가? 기질 고갈 또는 축적 분석 또는 철 선택적 진동 전극 측정과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 유입과 eFlex의 차이점인 net flexes와 반대로 단방향 플럭스를 측정할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 우리는 식물 영양소 및 취하게 하는 물질에 대한 수송 시스템의 용량 에너지, 메커니즘 및 조절에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

이 실험에는 모델 종 보리가 사용되며, 실험 하루 전에 기후 조절 성장 챔버에서 7일 동안 보리 묘목을 수경법으로 재배하고 여러 묘목을 함께 묶어 단일 복제물을 만듭니다. 슈트의 기저 부분에 2cm 길이의 tigon 튜빙을 감고 튜브를 테이프로 고정하여 칼라를 만듭니다. 직접 유입 또는 DI 분석을 위해 번들당 3개의 식물을 사용하고 실험 하루 전에 추적자, flx 또는 Kate 분석을 통한 구획 분석을 위해 번들당 6개의 식물을 사용합니다.

DI 수집, 사전 라벨링, 라벨링 및 탈착 솔루션, 원심분리 튜브 및 샘플 바이알, 폭기 및 Kate를 위한 모든 솔루션을 혼합하기 위해 다음 재료 및 솔루션을 준비합니다. 다음을 잘 모으십시오. 혼합된 폭기 라벨링 및 용리 용액, 유출 깔때기, 원심분리 튜브 및 샘플 바이알.

기관의 방사성 물질 허가의 모든 요구 사항에 따라 실험 당일 무선 추적기를 준비합니다. 적절한 안전 장비와 선량계를 착용하고 방사성 칼륨 동위원소를 준비하기 위해 적절한 차폐를 사용하십시오. 칼륨 42.

저울에 깨끗하고 마른 비커를 놓고 저울을 0으로 만듭니다. 포장에서 트레이서 바이알을 꺼내 분말을 비커에 붓습니다. 대량 피펫, 19.93 밀리리터의 증류수를 비커에 넣은 다음 0.07 밀리리터의 황산

그 후, 방사성 원액의 농도를 계산한다. 탄산칼륨의 질량과 분자량, 그리고 용액의 부피를 감안할 때, 가이거 뮐러 계수기를 사용하여 오염을 정기적으로 모니터링하십시오. 방사성 질소 13 동위원소는 사이클로트론에서 생성되어 DI 측정을 위한 액체로 도착합니다.

칼륨 42 피펫을 사용하여 라벨링 용액에 원하는 최종 칼륨 농도에 도달하는 데 필요한 방사성 원액의 양: 질소 13 피펫을 사용한 DI 측정의 경우 0.5 밀리리터 미만의 소량의 방사성 추적자를 라벨링 용액에 넣습니다. 라벨링 용액이 폭기를 통해 완전히 혼합되도록 합니다. 다음으로, 라벨링 용액의 1ml 하위 샘플을 4개의 샘플 바이알 각각에 피펫팅합니다.

감마 카운터를 사용하여 바이알의 무선 활동을 측정합니다. 분당 카운트 또는 CPM 판독값이 수정되도록 카운터가 프로그래밍되어 있는지 확인하십시오. 수명이 짧은 추적자에 특히 중요한 동위원소 붕괴의 경우, 4개 샘플의 개수를 평균화하고 용액 내 기질의 농도로 나누어 마이크로몰당 분당 개수로 표시되지 않는 표지 용액 S의 특정 활성을 계산하고, 보리 뿌리를 비방사성 사전 표지 용액에 5분 동안 담가 테스트 조건에서 식물을 사전 평형화합니다.

그 후, 방사성 표지 용액에 뿌리를 5분 동안 담그십시오. 뿌리를 탈착 용액으로 5초 동안 옮겨 표면 부착 무선 활동의 대부분을 제거합니다. 그런 다음 뿌리를 탈착 용액의 두 번째 비커에 5분 동안 옮깁니다.

세포외 추적자의 뿌리를 더 깨끗이 청소하려면 새싹, 기저 새싹 및 뿌리를 해부하고 분리하십시오. 뿌리를 원심분리기 튜브에 넣고 저속 임상 등급 원심분리기에서 30초 동안 샘플을 회전시킵니다. 표면 및 틈새 물을 제거하려면 뿌리의 무게를 측정하여 신선한 무게를 얻으십시오.

감마 계수기를 사용하여 식물 샘플의 방사능을 측정하고이 공식을 사용하여 식물로의 유입을 계산합니다. 라벨링 용액을 준비하고 앞서 표시된 대로 S 매듭을 측정하여 이 절차를 시작합니다. 측정 후 s를 추가합니다.amp최종 부피가 20ml의 EIT 부피와 같도록 각 샘플에 20ml의 물을 추가합니다.

각 20ml 샘플의 무선 활동을 계산합니다. 뿌리를 라벨링 용액에 1시간 동안 담그십시오. 1시간 후 라벨링 용액에서 식물을 제거하고 FLX 깔때기로 옮겨 모든 뿌리 물질이 깔때기 내에 있는지 확인합니다.

플라스틱 고리 위에 작은 테이프 스트립을 적용하여 식물을 유출 깔때기 측면에 부드럽게 고정하고 첫 번째 elu를 깔때기에 부드럽게 붓습니다. 타이머를 시작하여 초 단위로 카운트업하고 15초 후에 꼭지를 열고 샘플 바이알에 EIT를 수집합니다. 꼭지를 닫고 다음 EIT를 깔때기에 부드럽게 붓습니다.

이러한 방식으로 총 29.5분의 EU 기간 동안 Elucian 시리즈의 나머지 부분에 대한 EIT를 수집합니다. EU 프로토콜이 완성되면 앞서 보여준 것처럼 식물을 수확하고, 감마 카운터를 사용하여 EIT와 식물 샘플의 전파 활동을 계산하고, 각 EIT의 판독값에 정상 상태 조건에 대한 용출 시간의 함수로 희석 계수 플롯 추적자 방출을 곱하고, 선형 회귀 및 플럭스 계산을 수행합니다. 교환과 풀 크기의 절반 거짓말.

여기에 표시된 것은 암모니아의 다양한 외부 농도의 함수로서 암모니아 유입에 대한 대표적인 등온선입니다. 높은 암모니아 또는 암모늄에서 자란 보리 묘목의 손상되지 않은 뿌리에서, 그리고 낮은 칼륨 또는 높은 칼륨 암모니아 플럭스는 낮은 칼륨 McKayla's에서 훨씬 더 높았습니다. 등온선에 대한 Menin 분석은 높은 칼륨이 암모니아 흡수 수송체의 기질 친화력에 상대적으로 적은 영향을 미치지만 수송 용량을 크게 감소시킨다는 것을 보여줍니다.

이 다음 결과는 칼륨 흡수 시스템의 빠른 가소성을 강조합니다. 온전한 보리 묘목의 뿌리에서 적당한 칼륨과 높은 암모늄에서 자랍니다. 외부 용액에서 암모늄이 회수된 후 5분 이내에 칼륨 유입이 거의 350% 증가하는 것이 관찰되었습니다.

이 암모늄 인출 효과는 칼륨 채널 차단제, 테트라 에틸 암모늄 바륨, 세슘에 민감했습니다. 이 플롯은 낮은 칼륨 및 중간 정도의 질산염에서 자란 손상되지 않은 보리 묘목의 뿌리에서 정상 상태 칼륨 42 efl을 보여주며, flx 칼륨 flx에 대한 10 밀리몰 염화 세슘, 5 밀리몰 황산 칼륨 및 5 밀리몰 황산 암모늄의 즉각적인 효과는 세슘 또는 칼륨에 의해 억제되었지만 암모늄에 의해 자극되었습니다. Cate는 또한 subcellular compartments에서 기질의 농도와 회전 시간을 추정하는 데 사용할 수 있습니다.

식물 조직에서의 추적자 보유와 함께 추적자 방출의 느린 교환 단계에 대한 회귀 분석을 통해 세포벽, 세포질 및 VA와 같은 세포 내 구성 요소의 교환 반감기와 풀 크기에 대한 중요한 정보를 밝힐 수 있습니다. 이 표는 1 밀리몰 질산염 또는 10 밀리몰 암모늄으로 자란 보리 묘목에서 정상 상태 칼륨 42 flx의 측정에서 추출한 케이프 매개 변수를 보여줍니다. 후자는 유독한 시나리오를 나타냅니다.

높은 암모늄은 모든 칼륨 플럭스를 억제하고 풀 크기를 크게 감소시킵니다. 일단 숙달되면 DI 방법론의 효율성은 30초 간격으로 시차를 두고 처리하여 개선할 수 있습니다. 이를 통해 단일 실험에서 최대 10개의 조건을 검사할 수 있습니다.

마찬가지로, 실행 사이에 충분한 시간이 주어지면 여러 Kate 실행을 동시에 수행할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 방사성 추적자를 사용하여 손상되지 않은 식물에서 영양분 및 취하게 하는 물질의 플럭스를 측정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.