$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Een goede patroonvorming en differentiatie van de plantenhuidmondjes zijn van cruciaal belang voor hun functie in twee fundamentele biologische processen, fotosynthese en transpiratie, en worden afgedwongen door EPF-peptidesignaleringsroutes. In Arabidopsis controleren drie uitgescheiden cysteïnerijke peptiden, EPF1, EPF2 en STOMAGEEN / EPFL9, verschillende aspecten van stomatale ontwikkeling en worden waargenomen door celoppervlakreceptorcomponenten, waaronder ERECTA-familie receptorkinasen (ER, ERL1 en ERL2), SERKs en TMM 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 . Deze herkenning leidt vervolgens tot de downregulatie van de transcriptiefactoren die stomatale differentiatie bevorderen door een MAPK-afhankelijk proces11. De ontdekking van deze kernstomatale genen wordt voornamelijk bereikt door de fenotypische screening van mutanten die epidermale defecten vertonen. Dit artikel presenteert relatief eenvoudige en efficiënte fenotyperingsmethoden voor het visualiseren van de huidmondjes en andere epidermale cellen, die nodig zijn om de potentiële genen te identificeren en te karakteriseren die stomatale patronen en differentiatie regelen.
De observatie van de details van de epidermis van de plant is meestal bereikt door epidermale peelings te gebruiken met of zonder kleuring met een kleurstof zoals toluidineblauw O (TBO) of safranine12,13,14. De grootste uitdaging van deze methoden is echter dat ze gespecialiseerde training vereisen om de bladepidermis te pellen zonder de weefsels te scheuren en om de patroongegevens zorgvuldig te observeren en te analyseren terwijl de afbeeldingen uit verschillende delen van het blad worden vermeden. Chemische behandelingen om de weefselmonsters te zuiveren met reagentia zoals op chloraalhydraat gebaseerde reinigingsoplossingen zijn ook op grote schaal gebruikt voor een verschillende reeks biologische materialen 8,15; Deze behandelingen genereren veel fenotypische informatie door beelden van hoge kwaliteit te leveren, maar vereisen ook het gebruik van gevaarlijke chemicaliën (bijv. Formaldehyde, chloraalhydraat). Dit artikel presenteert eerst een relatief eenvoudige en handige fenotyperingsmethode die beelden produceert die voldoende zijn voor kwantitatieve analyse, maar waarvoor geen gevaarlijke chemicaliën en epidermale bladschillen nodig zijn voor de monstervoorbereiding. Een TBO-gekleurde zaadlobben epidermis is ook ideaal voor de studie van stomatale ontwikkeling omdat het ontbreken van trichomen en de kleinere ontwikkelingsgradiënt in zaadlobben de eenvoudige en handelbare interpretatie van de epidermale fenotypen mogelijk maken.
Stomatale EPF-peptiden behoren tot de groep van plantspecifieke, cysteïnerijke peptiden met relatief grote volwassen afmetingen en intramoleculaire disulfidebindingen tussen geconserveerde cysteïneresiduen. Correcte conformatievouwing is van cruciaal belang voor hun biologische functie, maar cysteïnerijke peptiden, die worden geproduceerd door chemische synthese of een heterologe recombinatiesysteem, kunnen inactief zijn en zijn een mengsel van zowel correct gevouwen als ongevouwen peptiden 3,7,16. De screening van bioactieve peptiden die een rol spelen bij het beheersen van de stomatale ontwikkeling is dus een zeer uitdagende taak geweest. Dit manuscript beschrijft bovendien een bioassay voor de betere identificatie en karakterisering van bioactieve stomatale peptiden. Bij deze methode worden Arabidopsis-zaailingen gedurende 6-7 dagen gekweekt in een multi-well plaat met media met en zonder potentiële peptiden. Vervolgens wordt de zaadlobben epidermis gevisualiseerd met behulp van een confocale microscoop. In het algemeen, om de biologische activiteit van potentiële peptiden in de stomatale ontwikkeling duidelijk te visualiseren, worden de genotypen die meer en / of minder stomatale afstammingscellen produceren, zoals de epf2-mutant, die meer epidermale cellen produceert, en de STOMAGEN-ami-lijn, die een verminderde epidermale celdichtheid 2,4,5 verleent, gebruikt naast de wild-type Arabidopsis-controle (Col-0) voor de bioassays.
Over het algemeen kunnen de twee hier gepresenteerde protocollen worden gebruikt voor de snelle en efficiënte beoordeling van verschillende epidermale fenotypen en voor het screenen van kleine peptiden en hormonen die een rol spelen bij het beheersen van stomatale patronen en ontwikkeling.