Küresel iklim değişikliği, dünya çapında giderek daha kritik bir sorun olarak ortaya çıkan selleri daha da kötüleştirdi. Son yıllarda, sel olaylarının sıklığında artış eğilimi görülmüş ve bu da önemli mahsul kayıplarına neden olmuştur 1,2. Önemli küresel öneme sahip bir sebze olan lahana (Brassica oleracea var. capitata L.), yoğun yağışların olumsuz etkilerine karşı hassastır ve aşırı hava olayları karşısında sürdürülebilir üretimi sağlamak için sele dayanıklı lahana çeşitlerinin geliştirilmesini gerektirir. Bu nedenle, lahanada taşkın stresi ile ilişkili moleküler mekanizmaları anlamak, bu zorluğun üstesinden gelmek için çok önemlidir.
Batık koşullar altındaki bitkilerde gen düzenleme mekanizmalarını anlamak için, transgenik hatlar genetik fonksiyonel çalışmalar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu yaklaşım, yüksek maliyetler, zaman yoğun dönüşüm ve alt kültür süreçlerinin yanı sıra birçok mahsul türünde düşük dönüşüm verimlilikleri ile kısıtlanmakta ve alternatif metodolojilerin geliştirilmesini gerektirmektedir. Protoplast bazlı geçici ekspresyon sistemleri, bitki moleküler araştırmalarında çok yönlü ve verimli bir alternatif olarak yaygın olarak uygulanmaktadır. Bu sistemler, promotör aktivitesi, çevresel ipuçlarına yanıt olarak sinyal yolları, protein-protein veya protein-DNA etkileşimleri ve hücre altı lokalizasyonu3 ile ilgili araştırmaları kolaylaştırır. Protoplast geçici ekspresyon sistemlerinin kurulması sadece model bitkilerde 4,5 değil, aynı zamanda şeker kamışı6, karanfil7, Phalaenopsis orkideleri8 ve patlıcan9 gibi ekonomik açıdan önemli mahsullerde de rapor edilmiştir. Ayrıca, bu sistemler Camellia oleifera10ve Populus trichocarpa11 dahil olmak üzere odunsu bitkilerde başarıyla uygulanmıştır. Bununla birlikte, batırma kaynaklı hipoksi stresi altında yapraklı sebzeleri incelemek için protoplast sistemlerinin uygulanmasına yönelik protokoller sınırlıdır. Bu nedenle, bu çalışmada, bir lahana protoplast geçici ekspresyon sistemi kullanarak yapraklı sebzelerde hipoksi tepkilerini incelemekle ilgilenenler için entegre bir protokol geliştirilmiştir.
Hücresel düzeyde batırma ile indüklenen hipoksi tepkisini gerçekleştirmek için, hipoksik ortamları simüle etmek için önceki çalışmalarda çeşitli oksijen temizleme metodolojileri kullanılmıştır. Bunlar arasında EC-Oxyrase, OxyFluor, sodyum sülfit ve oksijen tüketen torbaların kullanımı yer alır. EC-Oksirase tipik olarak insan hücre hatlarında12 ve Arabidopsis protoplastlarında 13 anaerobik tedavi için kullanılır. OxyFluor'un canlı hücreli floresan görüntüleme sırasında reaktif oksijen türlerinin neden olduğu fotobleaching'i azaltmada etkili olduğu bulunmuştur14,15. Sodyum sülfit, nematodların16 anaerobik tedavisinde ve daha yakın zamanda pirinç protoplastlarında, kromatin immünopresipitasyon (ChIP) deneyleri17 gibi tekniklerle birlikte kullanılmıştır. Esas olarak anaerobik bakteri kültürü18 için kullanılan oksijen emici paketler, anaerobik koşullar19 altında mısır protoplastlarında ZmPORB1 promotörlerinin aktivasyonunu indüklemede de etkinlik göstermiştir.
Bu çalışma, lahana protoplast izolasyonu ve geçici ekspresyonu için sağlam bir boru hattı oluşturmayı amaçlamaktadır. Daha sonra, çeşitli oksijen ayarlama tedavilerinin etkinliği, çift lusiferaz tahlilleri kullanılarak anaerobik yanıt genlerinin promotör aktivitesi değerlendirilerek değerlendirildi. Bu çalışmada geliştirilen protokolün, Brassica sistemlerinde batırma veya hipoksi stresi ile ilgili gelecekteki araştırmalar için değerli olması beklenmektedir.