明斯特大學(xué)的研究人員在波恩大學(xué)的參與下正在研究調(diào)節(jié)植物能量代謝的關(guān)鍵機(jī)制，并使用一種新的體內(nèi)生物傳感器技術(shù)，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)哪些影響打開(kāi)了大門(mén)。環(huán)境的變化對(duì)中央的氧化還原代謝有影響。該研究已發(fā)表在“ 植物細(xì)胞 ”雜志上。
地球上幾乎所有生命，特別是我們的食物和健康，都取決于植物中的新陳代謝。為了了解這些代謝過(guò)程如何發(fā)揮作用，明斯特大學(xué)植物生物學(xué)與生物技術(shù)研究所的研究人員在波恩大學(xué)的參與下正在研究調(diào)節(jié)能量代謝的關(guān)鍵機(jī)制?，F(xiàn)在，首次采用一種新的體內(nèi)生物傳感器技術(shù)方法，使他們能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)境變化(例如光，溫度，干旱，洪水或害蟲(chóng)侵?jǐn)_)對(duì)模型的中心代謝有何影響植物擬南芥(擬南芥)。
背景和方法
研究人員團(tuán)隊(duì)在植物內(nèi)部表達(dá)了一種基因編碼傳感器，以使中央代謝過(guò)程真正可見(jiàn)。該研究的主要作者Janina Steinbeck博士說(shuō)：“由于植物從外部看起來(lái)非常靜態(tài)，因此它們必須是細(xì)胞內(nèi)靈活性和適應(yīng)性的超快大師?！?“我們現(xiàn)在能夠觀(guān)察到生活在植物體內(nèi)的那些動(dòng)態(tài)。” 為了測(cè)量植物中的代謝過(guò)程并產(chǎn)生其圖像，研究人員使用了體內(nèi)生物傳感，這是一種實(shí)時(shí)研究活生物體，組織或細(xì)胞的方法。該生物傳感器由生物識(shí)別元件，與待檢測(cè)分子特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)和讀出元件，將與識(shí)別元件的結(jié)合轉(zhuǎn)化為光信號(hào)的蛋白質(zhì)組成。神經(jīng)細(xì)胞。研究人員對(duì)該傳感器進(jìn)行了改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，使其可以在植物中使用。
傳感器可以直接結(jié)合，然后釋放分子NAD +和NADH。所謂的NAD氧化還原系統(tǒng)對(duì)于幾乎所有生物的新陳代謝過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。傳感器由一種藍(lán)綠色熒光蛋白和一種紅色熒光蛋白組成，它們都根據(jù)細(xì)胞中NAD的狀態(tài)而改變其亮度?；罴?xì)胞中的傳感器讀數(shù)是通過(guò)現(xiàn)代共聚焦激光掃描顯微鏡進(jìn)行的。在植物中使用NAD體內(nèi)感測(cè)的可能性為植物研究人員開(kāi)辟了新的選擇?！皩?duì)于我們來(lái)說(shuō)，這種新方法是方法學(xué)方面的一項(xiàng)成就，因?yàn)楝F(xiàn)在我們可以準(zhǔn)確了解植物中代謝過(guò)程的確切位置，”大學(xué)植物能量生物學(xué)工作組負(fù)責(zé)人MarkusSchwarzl?nder教授解釋說(shuō)。明斯特
到目前為止，研究人員只能通過(guò)從植物中提取提取物并用生化方法進(jìn)行分析來(lái)研究這種代謝過(guò)程。然而，在這種方法中，細(xì)胞和組織被破壞，并且不再可能追蹤代謝變化發(fā)生的確切位置。現(xiàn)在，研究人員可以跟蹤氧化還原代謝的動(dòng)態(tài)變化，除其他功能外，它還可以從特定的細(xì)胞室(此處為細(xì)胞質(zhì)中)，單個(gè)細(xì)胞直至完整的活植物中的完整器官，為細(xì)胞提供能量。。
“完整的細(xì)胞本身因此成為可視化生命過(guò)程的測(cè)試對(duì)象。因此，我們可以觀(guān)察活細(xì)胞的生理學(xué)，從而從最真實(shí)的意義上進(jìn)行生命科學(xué)，”負(fù)責(zé)人Andreas Meyer博士解釋說(shuō)。波恩大學(xué)作物科學(xué)與資源保護(hù)研究所化學(xué)信號(hào)工作小組的成員。
這種方法可以創(chuàng)建整個(gè)植物的第一個(gè)NAD氧化還原圖，并觀(guān)察從亮到暗過(guò)渡的氧化還原動(dòng)態(tài)，以及糖狀態(tài)，細(xì)胞呼吸和氧氣供應(yīng)的變化。MarkusSchwarzl?nder說(shuō)：“因此，很明顯，新陳代謝與環(huán)境之間是如何直接聯(lián)系在一起的?！? “特別令人興奮的是與免疫反應(yīng)的新聯(lián)系，我們以前幾乎不知道這一點(diǎn)，現(xiàn)在需要更深入地研究?！?/p>
與“植物細(xì)胞 ”(The Plant Cell)的出版幾乎在同一時(shí)間，香港研究人員的一項(xiàng)研究發(fā)表在“ 自然通訊 ”(Nature Communications)上。在這項(xiàng)研究中，一種不同的NAD傳感器在植物內(nèi)部表達(dá)，并用于研究光合作用。兩項(xiàng)研究的結(jié)果相互支持?！巴ㄟ^(guò)新方法獲得的信息在未來(lái)種植植物方面將發(fā)揮關(guān)鍵作用，這將使我們的糧食生產(chǎn)更具可持續(xù)性，并有助于減輕氣候變化的影響。也有可能及早直接認(rèn)識(shí)到農(nóng)作物的壓力，” Schwarzl?nder說(shuō)。
重慶分公司
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