Naukowcy opracowali protokół analizy ruchu i pobierania izotopowo znakowanego kwasu azelainowego w modelowej roślinie Arabidopsis thalianazapewniając cenne wgląd w odpowiedzi immunologiczne roślin. Badanie to są szczególnie istotne dla zrozumienia, w jaki sposób rośliny wywołują oporność systemową na patogeny. Protokół, szczegółowo opisany przez dr Nicolása Cecchiniego, dr Suruchi Roychoudhry i profesor Jean Greenberg, koncentruje się na badaniu sygnału obronnego kwasu azelainowego, cząsteczce, która podróżuje do rośliny, wywołując ogólnoustrojową oporność w tkankach odległej od miejsca infekcji.
Profesor Jean Greenberg z University of Chicago i dr Nicolás Cecchini z University of Córdoba przewodzili tej pracy, która została opublikowana w The Star Protocols Journal. Naukowcy opracowali metody pomiaru ruchu kwasu azelainowego od liści do innych części rośliny i jej pobieranie na dyski liściowe. „Zrozumienie generacji, ruchu, wychwytu i postrzegania mobilnych sygnałów obronnych jest kluczem do rozwiązywania systemowych programów oporu w roślinach kwitnących przeciwko patogenom”, powiedział profesor Greenberg, wyjaśniając uzasadnienie ich badań.
Zespół wykorzystał radioterapowany kwas azelainowy, wersję kwasu azelainowego znakowanego węglem-14, aby śledzić jego ruch w roślinie. Związek ten zastosowano do jednego liścia, a naukowcy śledzili podróż zarówno do tkanek powietrznych, jak i korzeniowych, dostarczając kluczowych informacji na temat tego, w jaki sposób rośliny mobilizują swoje sygnały obronne. Jednym godnym uwagi rezultatem był ruch kwasu azelainowego z traktowanego liścia do tkanek dystalnych, oferując wgląd w sposób, w jaki roślina koordynuje jej odpowiedź immunologiczną w różnych narządach. Ponadto eksperyment kontrolny z wykorzystaniem sacharozy z radioaktywowaną pomógł odróżnić ruch specyficzny dla kwasu azelainowego od ogólnych problemów transportowych w systemie łyematycznym rośliny.
Naukowcy rozszerzyli badanie, analizując pobieranie kwasu azelainowego na dyski liściowe, gdzie zastosowali promieniowany kwas azelainowy i zaobserwowali jego absorpcję do tkanki. Następnie badali potencjał transportu korzeniowego za pomocą kwasu azelainowego znakowanego deuterem, wersją kwasu azelainowego znakowanego deuterum. Metody te otwierają nowe możliwości zbadania, w jaki sposób rośliny mobilizują sygnały obronne od korzeni do pędów, zapewniając w ten sposób kompleksowy wgląd w ich układ odpornościowy.
Zastosowanie izotopowo kwasu azelainowego ma kilka zalet, szczególnie jego wysoką wrażliwość w wykrywaniu nawet małych ilości cząsteczki poruszającej się w roślinie. Jednak, jak zauważył dr Cecchini, istnieją wyzwania związane z stosowaniem materiałów radioaktywnych. „Możemy śledzić ruch cząsteczek z radioaktywami, ale wyspecjalizowane techniki, takie jak spektrometria chromatografii gazowej (GC-MS), są potrzebne do potwierdzenia, czy kwas azelainowy pozostaje nienaruszony, czy został przekształcony w inną formę podczas transportu”-wyjaśnił.
Odkrycia badania mają głębokie implikacje dla biologii roślin, ponieważ rozwijają zrozumienie, w jaki sposób roślinom udaje się rozwinąć długotrwały opór wobec patogenów. Odporność ogólnoustrojowa, rodzaj odpowiedzi immunologicznej rośliny, wymaga sygnałów przenoszących się z jednej części rośliny do drugiej. Kwas azelainowy odgrywa kluczową rolę w tym procesie poprzez przygotowanie rośliny do szybszych i bardziej skutecznych reakcji w obliczu kolejnych infekcji.
Patrząc w przyszłość, protokoły te będą prawdopodobnie przystosowane do badania innych gatunków roślin i sygnałów obronnych. Naukowcy sugerują, że ich metody można zastosować do zbadania różnych małych cząsteczek zaangażowanych w odporność roślin, oferując solidny zestaw narzędzi do przyszłych badań dotyczących ogólnoustrojowej oporności na rośliny.
Referencje dziennika
Roychoudhry, Suruchi, Jean T. Greenberg i Nicolás M. Cecchini. „Protokół analizy ruchu i wychwytu izotopowo znakowanej cząsteczki sygnałowej kwas azelainowy w Arabidopsis”. Protokoły gwiazd (2024). Doi: https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.102944
O autorach
Jean T. Greenberg: Byłem profesorem na Wydziale Molekularnej Genetyki i Biologii Komórki na University of Chicago od 1997 roku. Uzyskałem stopnie naukowe w Barnard College (BA, Biochemistry, Magna Cum Laude) i Harvard University (PhD, Biophysics) i byłem krajowym krajowym Science Foundation wspierany przez doktoktorstwo na Wydziale Biologii Molekularnej w Massachusetts General Hospital/Harvard University. Autorowałem 76 recenzowanych publikacji i mam trzy aktywne patenty. Razem moja praca otrzymała ponad 14 000 cytatów Google Scholar, ma indeks H 51 i I10-Index 71. Przez wiele lat byłem starszym redaktorem komórki roślinnej. Moje wyróżnienia obejmują bycie uczonym biomedycznym Pew i członkiem American Society for Plant Biology. Niedawno zostałem wybrany na kolejnego prezesa International Society for Molecular Plant-Microbe Interactions. Wkład mojego laboratorium obejmuje: (1) odkrywanie i charakteryzowanie mechanizmu działania efektorów wirulencji typu III z patogenu Pseudomonas syringae. (2) Zidentyfikowanie nowego systemowego sygnału podstawowego obrony roślin (kwas azelainowy, AZA) wykorzystywane obecnie na rynku do zwiększenia zdrowia roślin. ) i/lub kolonizacja przez ten szczep. Białka sygnalizacyjne, które wpływają na wewnątrzkomórkowe handel azi1 i earli1, są potrzebne do wielu odpowiedzi stymulowanych przez P. simiae i aza. (4) Badanie ruchu sygnału metabolitu i drobnoustrojów w celu ustalenia ich ruchu i skutków. (5) Odkrywanie białek roślinnych ważnych dla podstawowej i ogólnoustrojowej oporności na choroby oraz kontrolę śmierci komórek. jgreenbe@uchicago.edu https://profiles.uchicago.edu/profiles/display/37089
Nicolás M. Cecchini: Uzyskałem mój doktorat w naukach chemicznych z National University of Córdoba, Argentyna. Moja praca doktorska wyjaśniła kluczową rolę metabolizmu proliny w kontrolowaniu śmierci komórek podczas infekcji roślin (Cecchini i in., 2011a, 2011b). Po doktorat przeprowadziłem szkolenia podoktoranckie pod mentorską dr Jeana T. Greenberga z University of Chicago w USA, gdzie zbadałem mechanizmy leżące u podstaw pamięci immunologicznej lub gruntowania. W szczególności rola (azoty) Amino-Transferazy ALD1 i białka przenoszącego lipid (LTP) AZI1 i pokrewne białka (Cecchini i in., 2015a, 2015b, 2019). Jako niezależny badacz w Argentynie kontynuowałem badanie plastydów ukierunkowanych na mechanizm azi1 (Cecchini i in., 2020) i inicjowałem badania alternatywnej lokalizacji subnuklearnej opartej na splicingu podnuklearnego czynnika DNA-zastępcy/czynnika epigenetycznego MBD4L (Cecchini i in. ., 2022). Badania te doprowadziły mnie do skoncentrowania moich obecnych badań na receptorze immunologicznym typu NLR skierowanym do plastydów oraz zmian w chromatynie i alternatywnym splicingu jako mechanizmów ustanowienia stanu pierwotnego (Miranda i in., 2023; Peppino i in., 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, 2024, w przygotowaniu.).
Centrum Badań Chemii Biologicznej Córdoba (CiquiBic-Conicet) | Wydział. Chemia biologiczna, FCQ-UNC.
AV. National University of Córdoba | CP. X5000Hua – Córdoba – Republika Argentyńska | Tel: +54 351 5353855.
Orcid |. Google Scholar |. Ciquibic
Suruchi Roychoudhry: Ukończyłem studia licencjackie (BSC. Biotechnologia) z Indii i magistra biologii molekularnej na Uniwersytecie Sussex. Następnie zacząłem doktorat w laboratorium prof. Stefana Kepinskiego w 2009 roku na University of Leeds in Plant Development Biology, badając rolę auksyny hormonu roślinnego w regulacji ukośnych wzorów wzrostu w roślinach kwitnących. Moje ustalenia doktoranckie prowadzą do komercjalizacji moich badań i złożenia amerykańskiego patentu (zmodyfikowanej komórki roślinnej), które dodatkowo wspierały krótki projekt postoktorancki kontynuujący w laboratorium prof. Kepinskiego wykonującego pewne prace związane z koncepcją. Następnie przeprowadziłem się do laboratorium prof. Jeana Greenberga z University of Chicago (Chicago, USA), aby pracować nad mechanizmami molekularnymi badającymi systemową odporność roślin w 2015 r.. Następnie wróciłem do Leeds w 2016 r. I po okresie rodzicielskiej Odejście i powrót do pracy w niepełnym wymiarze godzin, jestem obecnie zatrudniony jako starszy pracownik naukowy w Centrum Nauk o Plant zależna od kąta reakcja grawitropowa u korzeni Arabidopsis, jednocześnie ubiegając się o (i odrzucane z!) Niezależnych stanowisk stypendialnych. Twitter: @suruchiroy1 e -mail: S.Roychoudhry@leeds.ac.uk
