Deetiolacja reprezentuje najbardziej dramatyczną fazę w cyklu życia rośliny, charakteryzującą się szeregiem zmian morfologicznych i całkowitym przegrupowaniem metabolizmu roślin (z hetero- na autotropikalny)1. Biosynteza chlorofilu jest cechą charakterystyczną deetiolacji roślin wywołanej światłem i bardzo dynamicznym procesem. Tworzenie chlorofilu z wytwarzanego w ciemności prekursora protochlorofildu musi być ściśle skoordynowane, aby uniknąć uszkodzeń spowodowanych reaktywnymi produktami ubocznymi2. Redukcja protochlorofilu do chlorofilu jest katalizowana przez zależne od światła oksydoreduktazy protochlorofilowe (POR), unikalne enzymy aktywowane bezpośrednio przez światło. Reakcja jest bardzo szybka, zachodzi w kolejności od ms do s3, prowadząc do rozpoznawalnej akumulacji chlorofilu w ciągu kilku minut po napromieniowaniu etiolowanej siewki4,5,6. Biogeneza chloroplastów potrzebuje więcej czasu (z godzin do dni), aby stworzyć w pełni funkcjonalny aparat fotosyntetyczny3.
Istnieją różne metody analizy zawartości chlorofilu, w tym wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) lub spektrofotometria. Zazwyczaj techniki te wymagają zniszczenia tkanki roślinnej4,5,6, ograniczając określanie zmian poziomu chlorofilu w czasie. Metody pozwalające na ustalenie nieinwazyjnej kinetyki chlorofilu mogą otworzyć zupełnie nową perspektywę badania roślin w różnych aspektach, począwszy od podstawowych pytań badawczych, takich jak analiza procesu syntezy chlorofilu w czasie i przestrzeni, po bardziej praktyczne zastosowania, takie jak ocena tolerancji stresu czy wpływu biostymulatorów na kinetykę chlorofilu. Biorąc to pod uwagę, wprowadziliśmy system monitorowania tworzenia się chlorofilu, iReenCAM7. Składa się z kamery CCD, filtrów emisyjnych, źródeł światła i rurociągu do automatycznej analizy fluorescencji (Rysunek 1). Główną cechą opracowanego urządzenia jest wysoka rozdzielczość przestrzenna i czasowa, przewyższająca parametry stosowane w obecnych podejściach, oraz wystarczająca czułość i swoistość w porównaniu ze standardowymi metodami analitycznymi7.
Opisana tutaj nieinwazyjna procedura wymaga minimalnej ilości odczynników i składa się z prostych kroków, pozwalających na uzyskanie profilu kinetyki chlorofilu u żywych siewek Arabidopsis podczas bardzo wczesnych etapów deetiolacji. Protokół może być przydatny do badania wysoce dynamicznego procesu syntezy chlorofilu, na który wpływa szereg czynników, zarówno egzogennych (sól, susza, biostymulanty, metale ciężkie itp.), jak i endogennych (zwykle związanych ze zmianami w aktywności genu) pochodzenia bez konieczności odrywania jakiejkolwiek tkanki roślinnej, unikając w ten sposób dodatkowego stresu.