Rośliny wytwarzają ogromną różnorodność związków o różnych zastosowaniach przemysłowych i farmaceutycznych, od cząsteczek o niskiej masie cząsteczkowej po polimery. Związki te są często produkowane i wydzielane przez wysoce wyspecjalizowane struktury, z których wiele znajduje się na powierzchni roślin, takie jak trichomy gruczołowe lub nektarniki, lub wewnątrz, jak odpowiednio idioblasty czy kanały mleczne i żywiczne. Wiadomo jednak stosunkowo niewiele o biologii tych wyspecjalizowanych struktur wydzielniczych, mimo że wszystkie rodzaje tych gruczołów wykazują wiele cech wskazujących na aktywny metabolizm. W szczególności gruczoły roślin mięsożernych, takich jak Nepenthes, mogą być traktowane jako systemy modelowe w biologii komórki roślinnej1.
Rośliny mięsożerne są przedmiotem licznych badań od 1875 roku, kiedy opublikowano dzieło Charlesa Darwina pt. „Insectivorous Plants”2. Jednak badania na poziomie molekularnym prowadzono dopiero w ciągu ostatnich kilku lat i nasza wiedza w tym zakresie jest wciąż ograniczona. Na przykład skład białkowy płynu trawiennego w dzbankach roślin z rodzaju Nepenthes nie jest jeszcze w pełni znany. Dopiero niedawno zidentyfikowano kilka białek hydrolitycznych, a także kilka odpowiadających im genów3. W pułapkach wpadkowych Nepenthes (Rysunek 1), wielokomórkowe gruczoły znajdują się w wewnętrznej części dna dzbanków. Gruczoły te odpowiadają zarówno za produkcję i wydzielanie enzymów trawiennych do płynu w dzbanku, jak i za wchłanianie rozpuszczonych substancji odżywczych z tego płynu4. Zatem te dwufunkcyjne gruczoły stanowią unikalną mikrotkankę o kluczowym znaczeniu i funkcji w procesie mięsożerności Nepenthes , co czyni je wartymi szczegółowych badań.

Rycina 1. Dzbanek Nepenthes alata. Dolna część dzbanka zawiera płyn trawienny oraz gruczoły znajdujące się wewnątrz.
Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz.
W naukach o roślinach wiele podejść eksperymentalnych opiera się na „materiale zbiorczym”, ponieważ nie bada się w nich określonej tkanki, lecz całe organy. W konsekwencji ich homogenizacja i analiza mogą dostarczyć jedynie wyników, które są rozcieńczone i proporcjonalne w stosunku do poszczególnych tkanek i komórek5. Aby rozwiązać ten problem, opracowano techniki mikropreparacji, na przykład tak zwaną mikrodysekcję laserową (LCM), które z sukcesem wykorzystywano do pozyskiwania specyficznych tkanek roślinnych i analizy ich indywidualnej zawartości6. Jednakże LCM jest często ograniczona, gdy celem są niestabilne i/lub szybko degradujące składniki komórkowe, takie jak RNA. W takim przypadku wadą jest konieczność wcześniejszej fiksacji tkanki, która jest czasochłonna i często wiąże się z degradacją biomolekuł. Co więcej, ze względu na wysoką zawartość wody w wielu tkankach roślinnych oraz wytrzymałość ścian komórkowych, LCM często zawodzi przy preparowaniu bezpośrednio ze świeżej tkanki7. Każde podejście do badania składników komórkowych obecnych w gruczołach wydzielniczych — od genów, mRNA i białek po związki wtórne i ich biosyntezę — wymaga alternatywnych technik specyficznej preparatyki. Zatem niezbędne są specjalistyczne metody izolacji pojedynczych komórek lub nawet wielokomórkowych gruczołów, które pozostają nienaruszone po preparacji.
W niniejszej pracy przedstawiono metodę wykorzystującą zmechanizowaną platformę do mikropróbkowania, która umożliwia bezpośrednią wizualizację mikroskopową. Technika ta jest szybka i wydajna w przygotowywaniu pojedynczych gruczołów z dzbanów gatunków Nepenthes. Te wielokomórkowe gruczoły są dwufunkcyjne, i.e. uczestniczą zarówno w procesach wydzielania, jak i pobierania; są one osiadłe, a nieeksponowane warstwy komórek są impregnowane w celu utworzenia endodermy. Całe gruczoły mogą zostać wyizolowane bez sąsiednich tkanek i w precyzyjny sposób umieszczone w probówce PCR. Technika ta jest stosowana do badania konkretnych genów, a także ekspresji genów w tkankach gruczołów.