PlantScreen SC应用案例：发现拟南芥新型促衰老调节因子
时间：2022-10-21 阅读：1472
一氧化氮（NO）是参与生物体信号传导的自由基气体分子，因在高等植物中广泛参与发育和胁迫响应而被熟知。早在20世纪90年代，人们就发现NO是植物衰老的重要调节因子。例如在果实成熟和花衰老过程中内源性NO会降低，而外源性NO则能够延缓衰老(Leshem et al., 1998)。
传递NO信号至生物功能的过程包括和目标蛋白特定残基的反应，而目标蛋白会经历NO依赖的翻译后修饰（PTMs），如常见的络氨酸（Tyr）硝化。硝化通常指向有机化合物分子中引入硝基(-NO2)的过程。过氧亚硝基（ONOO-）、二氧化氮（NO2）等NO相关分子便能够参与硝化反应——无论在生物体生理状态，抑或是胁迫状态下。
近期，波兰波兹南密茨凯维奇大学（Adam Mickiewicz University）的研究人员通过开展拟南芥暗诱导叶片衰老（DILS）模型实验，发现过氧亚硝基（ONOO-）在此过程中会发生瞬态波动，因此可作为新的促衰老调节因子。并且ONOO-能够微调氧化还原环境，实现蛋白质和核酸水平的选择性硝化(Arasimowicz-Jelonek et al., 2022)。
在此项研究中，高通量表型系统PlantScreen SC用来量化植物胁迫的动态——系统能够通过RGB形态、叶片色素成像及叶绿素荧光成像，从早期至晚期对植物的胁迫症状进行无损评估。
该系统具备以下功能：
研究人员将生长26天的野生型拟南芥的第7片莲座叶用铝箔轻轻遮住，开始进行暗诱导叶片衰老（DILS），其余叶片则处于正常的光暗循环下。每天将对照组（无暗诱导植株）和处理组样品放入PlantScreen SC系统进行表型数据的测定，持续9天。
结果表明：暗诱导的衰老过程既表现在叶片绿度的变化，也表现在光合表现的变化（两者分别PlantScreen SC系统的RGB颜色分析和PAM叶绿素荧光成像功能进行检测评估）。在DILS过程中，暗诱导叶片中的NO含量逐渐降低；ONOO-则在第3天时剧增，随后急速下降，表现出瞬态波动。暗诱导叶片在DILS第3天光合效率显著下降，第4天（ONOO-剧增后）出现萎黄病症。并且，处理组拟南芥生长速率（基于排除暗诱导叶片后的植株莲座面积）从第4天后显著降低，因暗处理胁迫使植株缩小30%。综上，以上变化表明了时间依赖性的ONOO-生物有效性的促衰老归宿。
高通量表型系统PlantScreen SC将植物传送系统和成像分析系统安装于一体式紧凑机箱内。使用者只需把植物样品放在载样区，系统便会将其自动传送至成像单元进行成像采集，之后自动传出；并且系统分析软件会自动给出测量分析结果。平台有脚轮可以移动，方便大型温室内不同区域间移动使用，极大地提高了载样方便性和使用效率。因此高通量表型系统PlantScreen SC是实验室和温室植物表型分析的理想平台。
参考文献
1. Leshem, Y. Y., Wills, R. B. H., & Ku, V. V.-V. (1998). Evidence for the function of the free radical gas—Nitric oxide (NO•)—As an endogenous maturation and senescence regulating factor in higher plants. Plant Physiology and Biochemistry, 36(11), 825–833.
2. Corpas, F. J., & Palma, J. M. (2020). Assessing Nitric Oxide (NO) in Higher Plants: An Outline. Nitrogen, 1(1), Article 1.
3. Arasimowicz-Jelonek, M., Jagodzik, P., Płóciennik, A., Sobieszczuk-Nowicka, E., Mattoo, A., Polcyn, W., & Floryszak-Wieczorek, J. (2022). Dynamics of nitration during dark-induced leaf senescence in Arabidopsis reveals proteins modified by tryptophan nitration. Journal of Experimental Botany, erac341.
北京易科泰生态技术公司提供植物表型全面技术方案：
l FluorCam叶绿素荧光/多光谱荧光技术
l SpectraPen/PolyPen、Specim高光谱测量技术
l PlantScreen植物高通量表型成像分析平台
l EcoDrone无人机遥感技术方案
l PhenoTron®-HSI种质资源高光谱成像分析系统
l Thermo-RGB红外热成像技术