15 lutego 2019
Celem tego protokołu jest pokazanie, jak indukować skupione aparaty szparkowe w liścieniach siewek Arabidopsis thaliana poprzez zanurzenie roztworu pożywki zawierającej cukier oraz jak obserwować struktury wewnątrzkomórkowe, takie jak chloroplasty i mikrotubule w zgrupowanych komórkach ochronnych za pomocą konfokalnej mikroskopii laserowej.
Metoda ta pozwoliła odpowiedzieć na kluczowe pytanie z zakresu biologii rozwoju roślin. Czyli jakie znaczenie ma przestrzenne rozmieszczenie aparatów szparkowych? Nasz system indukcji grupowanych aparatów szparkowych przy użyciu roztworu sacharozy jest dość łatwy i ma bezpośrednie zastosowanie do transgenicznych lub zmutowanych linii Arabidopsis thaliana.
Na początek dodaj 1,1 grama średnich soli Murashige-Skoog i 15 gramów sacharozy do zlewki. Dodaj 490 mililitrów wody destylowanej do zlewki i wymieszaj z mieszadłem. Użyj wodorotlenku potasu, aby dostosować pH do 5,8.
Następnie rozcieńczyć roztwór 500 mililitrami wody destylowanej i przenieść rozcieńczony roztwór do średniej butelki. Następnie przeprowadź autoklaw roztworu. Przygotuj roztwór do sterylizacji zgodnie z protokołem tekstowym.
Następnie, pracując w warunkach aseptycznych, umieść około 50 transgenicznych nasion A.thaliana z fluorescencyjnym markerem w 1,5-mililitrowej probówce. Następnie dodaj jeden mililitr 70% etanolu do probówki i wymieszaj, odwracając rurkę pięć razy. Po pozostawieniu nasion na dnie probówki, delikatnie usuń etanol za pomocą mikropipety.
Dodaj jeden mililitr roztworu sterylizacyjnego do nasion i odwróć probówkę pięć razy, aby wymieszać. Delikatnie usuń roztwór sterylizacyjny z nasion za pomocą mikropipety. Następnie dodaj jeden mililitr sterylnej wody.
Dodaj 1,5 mililitra roztworu Murashige-Skoog do każdego dołka na 24-dołkowej płytce. Następnie dodaj dwa wysterylizowane nasiona do każdej studzienki. Za pomocą dwóch warstw parafilmu przyklej pokrywkę do płytki.
Następnie przenieś płytkę do komory wzrostowej w celu inkubacji przez 14 dni. Najpierw przenieś 30 mikrolitrów roztworu Murashige-Skoog z płytki 24-dołkowej na środek szkiełka podstawowego. Za pomocą nożyczek preparacyjnych usuń liścienie z 14-dniowej sadzonki.
Unosić liścienie stroną obserwacyjną skierowaną do góry na kropli roztworu Murashige-Skooga. Przygotuj liścienie zgodnie z metodami opisanymi wcześniej w Journal of Visualized Experiments. Ustaw próbkę na stoliku konfokalnego mikroskopu laserowego.
Na koniec użyj oświetlenia jasnego pola, aby wybrać zgrupowane komórki ochronne do obserwacji. W tym protokole grupowanie aparatów szparkowych zostało wywołane u siewek A.thaliana. Skupione komórki ochronne wyhodowane w pożywce zawierającej sacharozę mają większe chloroplasty niż komórki ochronne wyhodowane w warunkach wolnych od sacharozy.
Powiększenie chloroplastów potwierdzono za pomocą markera zrębu chloroplastów i autofluorescencyjnych chlorofilów, co sugeruje, że leczenie sacharozą spowodowało akumulację ziarna skrobi w chloroplastach. Ponadto obserwacja konfokalna GFP tub-6 ujawniła, że mikrotubule korowe były zorientowane promieniowo w komórkach traktowanych sacharozą, podobnie jak w komórkach ochronnych wolnych od sacharozy. Właściwie odkryliśmy tę metodę przez przypadek.
Po tym odkryciu zbadaliśmy reakcję środowiskową skupionych aparatów szparkowych. Wierzymy, że nasz system może pomóc w zbadaniu znaczenia rozmieszczenia aparatów szparkowych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejszy protokół demonstruje, jak indukować skupiska szpareczek w liściach zasadniczych siewek Arabidopsis thaliana przy użyciu pożywki zawierającej cukier. Opisano w nim również obserwację struktur wewnątrzkomórkowych, takich jak chloroplasty i mikrotubule w komórkach szparkowych, przy użyciu konfokalnej mikroskopii laserowej.
Zrozumienie przestrzennego rozkładu aparatów szparkowych dostarcza danych dla modeli prognostycznych dotyczących efektywności wykorzystania wody i wydajności fotosyntezy roślin, co ma istotne znaczenie dla optymalizacji plonów oraz odporności na stres w biotechnologii rolniczej. Przedstawiony system indukcji umożliwia mechanistyczne badanie biologii komórek szparkowych bez konieczności modyfikacji genetycznej, co wspiera walidację celów w szlakach sygnalizacyjnych roślin. Metoda ta stanowi skalowalną i powtarzalną platformę do oceny wpływu związków na wzorce rozmieszczenia i funkcję aparatów szparkowych w procesach odkrywania nowych substancji.
Metoda ta wpisuje się w wczesne etapy procesów badawczych, w których przesiewanie fenotypowe i walidacja celu poprzedzają identyfikację związku wiodącego, szczególnie w ramach opracowywania środków agrochemicznych i cech roślin.