$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Plazma zarı ve hemen bitişiğindeki sitoplazma da dahil olmak üzere bitki hücresi yüzeyi, bir bitki hücresinin hücre dışı ortamdan gelen biyotik ve abiyotik ipuçlarını algılamasının ve entegrasyonunun ana bölgesidir. Bu ipuçlarına yanıt olarak, plazma zarı proteinleri ve kortikal hücre iskeleti dahil olmak üzere hücre yüzeyi bileşenleri, saniyeler ila1-4 dakika arasında bir zaman ölçeğinde dinamik değişikliklere uğrar. Bu nedenle, hücre yüzeyindeki floresan proteinlerin gerçek zamanlı ve yüksek çözünürlüklü görüntülenmesi, bir bitkinin moleküler düzeyde çevresel ipuçlarına verdiği tepkileri aydınlatabilir.
Konfokal lazer tarama mikroskobu, floresan etiketli protein lokalizasyonunun belirlenmesi için güçlü bir araçtır3, ancak nispeten uzun yakalama süreleri nedeniyle gerçek zamanlı protein dinamiklerini izlemek genellikle zordur. Bitki hücresindeki proteinlerin gerçek zamanlı izlenmesi için ortaya çıkan bir teknik, genellikle toplam iç yansıma floresan (TIRF) mikroskobu için kullanılan ekipmanın bir uyarlaması olan değişken açılı epifloresan mikroskobudur (VAEM). TIRF mikroskobunda, floresan uyarma ışık kaynağı, lazerin giriş açısı, cam-su arayüzündeki ışığı tamamen dahili olarak yansıtacak kadar sığ olduğunda üretilen geçici bir ışık alanıdır. Buharlaşan ışık alanının penetrasyon derinliği yaklaşık 100 nm'dir. TIRF mikroskobu, hayvan hücrelerinde ekzositozun tespiti gibi tek moleküllü görüntüleme için olağanüstü bir araçtır5. Bununla birlikte, buharlaşan ışık, bitki hücrelerinde plazma zarlarına veya kortikal sitoplazmaya ulaşamaz, çünkü kalın hücre duvarlarına sahiptirler. Son zamanlarda, TIRF mikroskobu ekipmanı, bitki hücresi biyologları tarafından uyarlanmış ve bir lazerin, toplam iç yansıma fenomenini indüklemek için kullanıldığından biraz daha derin açılı olması durumunda, bitki hücresi örneklerinin yüzeyini uyarabileceğini ve bunun da yüksek kaliteli bitki hücresi görüntülemesi ile sonuçlanabileceğini gözlemlemiştir6,7. Uyarma aydınlatma derinliği, lazerin giriş açısı ayarlanarak değiştirilir; bu nedenle bu teknik VAEM olarak nitelendirilmektedir. Bu optik sistem aynı zamanda değişken açılı TIRF mikroskobu (VA-TIRFM) olarak da adlandırılır, çünkü hücre duvarı-periplazma arayüzünde7 toplam yansıma meydana gelme olasılığı vardır, ancak bu makalede VAEM terimi kullanılmıştır, bitkilerdeki ilk rapora göre6.
Bu protokolün amacı, bitki hücresi yüzeylerinde floresan etiketli protein dinamiklerini görselleştirmek için VAEM kullanmak için pratik prosedürleri göstermektir. Ek olarak, VAEM film analizi için moleküllerin kalma süresini (mevcudiyet süresini) ölçmek için bir görüntü analiz protokolü açıklanmıştır. Örnek olarak Arabidopsis thaliana kotiledonlarında stoma kompleksi hücreleri üzerinde GFP-PATROL1 nokta yanıp sönmesi kullanılmıştır. PATROL1, ileri genetik yaklaşımlarla A. thaliana8'de bir stoma yanıt defekti mutantının nedensel geni olarak tanımlandı. PATROL1, sinaps vezikül ekzositozu8'de bir astar faktörü olan MUNC-13'ün bir bitki homologudur. Işık veya nem gibi çevresel ipuçlarına yanıt olarak, PATROL1'un bir proton pompasının stoma kompleksindeki plazma zarlarına verilmesini geri dönüşümlü olarak düzenlediği düşünülmektedir. Stoma komplekslerinin her biri bir çift koruyucu hücre8 ve yardımcı hücre9 içerir ve stoma hareketi için bir proton pompası gerektirirler. Bu hücrelerde, GFP etiketli PATROL1, plazma zarı üzerinde 1 dakikadan daha az kalan nokta benzeri yapılaralokalize olur 9.