Comunicare scurtă

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

ABSTRACT

La plante, organogeneza și specificația straturilor și țesuturilor celulare se bazează pe livrarea simplificată precisă a moleculelor reglatoare prin plasmodesme. În consecință, abundența și deschiderea plasmodesmelor la limitele celulare individuale ar trebui să fie controlate de către plantă. Recent, studiile efectuate în Arabidopsis au stabilit speciile reactive de oxigen ca regulatori majori ai formării și portii plasmodesmelor. Arătăm că la un mutant de orz deficitar în sinteza clorofilei b, numărul de plasmodesme din frunze și din meristemul apical al lăstarului este semnificativ mai mare decât în ​​tipul sălbatic corespunzător, probabil din cauza dezechilibrului redox la mutant. Perturbarea rezultată a transportului simplasmic este probabil motivul tranziției florale întârziate observate la acești mutanți.

deficitul

Abrevieri

specii reactive de oxigen

clorofilidă-A-oxigenare

orz chlorina f2 3613 mutant

microscopie electronică de transmisie

trage meristem apical

Clor mutanții în general prezintă niveluri reduse de clorofilă b și defecte multiple ale fotosintezei și creșterii 19,20,21,22,23 Clor mutanți complet lipsiți de clorofilă b sunt lipsite de o clorofilidă-a-oxigenază funcțională (CAO); astfel de mutanți au fost caracterizați în Arabidopsis (ch1 mutant, 24,25) și orzchlorina f2 3613 mutant, de aici înainte clo f2 3613, 26). Tranziția la înflorire s-a dovedit a fi întârziată în Arabidopsis ch1 mutant 27 și o întârziere similară la debutul înfloririi au fost raportate și pentru orz clo f2 3613 . 28 Pentru Arabidopsis ch1 mutant, s-a demonstrat că producția de ROS în frunze este îmbunătățită. 29 Acest lucru ne-a determinat să analizăm nivelurile de ROS ale frunzelor, numărul de PD dintre celulele frunzelor și numerele de PD dintre straturile de SAM, din orz. clo f2 3613 mutant în comparație cu soiul parental Donaria de tip sălbatic (WT).

Publicat online:

Figura 1. Fluorescența senzorului de oxigen Singlet Green (SOSG) determinat în frunzele de orz (WT și clo f2 3613 ). (A) Imagini cu frunze. (B) Estimarea cantitativă a producției ROS. Frunzele au fost infiltrate cu SOSG, a cărui concentrație a fost de 5 µM în tampon conținând 50 mM KCl, 10 µM CaCl 2 și 10 mM MES, pH 6,15 și apoi expuse la lumina completă a soarelui (1800 - 2000 µmol fotoni m −2 s - 1) timp de 30 de minute. Frunzele au fost observate folosind un microscop de epifluorescență BX51 (Olympus Deutschland GmbH, Hamburg, Germania) echipat cu un filtru BP 460–490, DM 505, BA 510–550. Imaginile au fost capturate folosind o cameră digitală ColorView II și software-ul Cell ^ F (Olympus). Intensitățile relative ale colorării ROS au fost estimate utilizând software-ul ImageJ 1.37v (NIH, SUA). Fiecare valoare reprezintă o medie ± SD de 5 până la 10 probe biologice independente; fiabilitatea diferențelor dintre valorile medii a fost estimată folosind cea a lui Student t-test la un nivel de semnificație de 95% și este prezentat de * (B). Bara de scalare: 20 μm.

Figura 1. Fluorescența senzorului de oxigen Singlet Green (SOSG) determinat în frunzele de orz (WT și clo f2 3613 ). (A) Imagini cu frunze. (B) Estimarea cantitativă a producției ROS. Frunzele au fost infiltrate cu SOSG, a cărui concentrație a fost de 5 µM în tampon conținând 50 mM KCl, 10 µM CaCl 2 și 10 mM MES, pH 6,15 și apoi expuse la lumina completă a soarelui (1800 - 2000 µmol fotoni m −2 s - 1) timp de 30 de minute. Frunzele au fost observate folosind un microscop de epifluorescență BX51 (Olympus Deutschland GmbH, Hamburg, Germania) echipat cu un filtru BP 460–490, DM 505, BA 510–550. Imaginile au fost capturate folosind o cameră digitală ColorView II și software-ul Cell ^ F (Olympus). Intensitățile relative ale colorării ROS au fost estimate utilizând software-ul ImageJ 1.37v (NIH, SUA). Fiecare valoare reprezintă o medie ± SD de 5 până la 10 probe biologice independente; fiabilitatea diferențelor dintre valorile medii a fost estimată folosind cea a lui Student t-test la un nivel de semnificație de 95% și este prezentat de * (B). Bara de scalare: 20 μm.

Publicat online:

Conductivitatea simasmasmică între celule poate fi evaluată folosind trasori simplasmici. Acestea sunt de obicei molecule încărcate care, odată introduse în simplast, nu pot traversa membranele și, prin urmare, se pot deplasa doar de la celulă la celulă prin PD. 33 Pentru Arabidopsis 33 a fost descrisă o metodă pentru introducerea ușoară a acidului 8-hidroxipiren-1,3,6-trisulfonic (HPTS) în plasmă, în care HPTS se răspândește mai departe prin PD; această metodă nu poate fi utilizată pentru monocotioane, deoarece frunzele lor nu au un pețiol anatomic distinct și o venă primară. Am folosit această metodă pentru a compara conductivitatea simplasmică la frunzele de 4 săptămâni Arabidopsis răsaduri din WT Col-0 si clor mutant ch1–3. 25.34 După 2 ore, HPTS introdus în răsaduri printr-un pețiol tăiat a pătruns în aproape toate frunzele de ch1–3 plante în timp ce se află Col-0 frunze, eticheta s-a răspândit numai în regiunile apropiate de vena principală (Fig. 3). Acest lucru susține ipoteza noastră că formarea PD este îmbunătățită și în ch1–3 mutant în comparație cu WT.

Publicat online:

Figura 3. Analiza funcțională a conductivității simplasmice în frunzele de Arabidopsis răsaduri (WT Col-0 si clor mutant ch1–3). Un fluorescent fluorescent plasmatic, HPTS, a fost introdus în floem așa cum este descris 33. După 2 ore, răspândirea HPTS a fost detectată prin expuneri scurte la lumina UV; plantele au fost fotografiate folosind un stereomicroscop SteREO Lumar.V12, camera digitală AxioCam MRc5 și software-ul ZEN2 (Carl Zeiss, Germania). Culoare roșie: autofluorescență clorofilă; culoare albastră, fluorescență HPTS. Săgețile indică pețiolurile utilizate pentru a introduce HPTS în canalul floemului. Bara de scară: 1 cm.

Figura 3. Analiza funcțională a conductivității simplasmice în frunzele de Arabidopsis răsaduri (WT Col-0 si clor mutant ch1–3). Un fluorescent fluorescent plasmatic, HPTS, a fost introdus în floem așa cum este descris 33. După 2 ore, răspândirea HPTS a fost detectată prin expuneri scurte la lumina UV; plantele au fost fotografiate folosind un stereomicroscop SteREO Lumar.V12, camera digitală AxioCam MRc5 și software-ul ZEN2 (Carl Zeiss, Germania). Culoare roșie: autofluorescență clorofilă; culoare albastră, fluorescență HPTS. Săgețile indică pețiolurile utilizate pentru a introduce HPTS în canalul floemului. Bara de scară: 1 cm.

În concluzie, s-a demonstrat că modificările fluxului simplasmic al moleculelor de semnalizare de la frunze pentru a trage vârfurile reprezintă un mecanism de reglare important pentru debutul înfloririi. 35 Reducerea mișcării unui trasor simplastic de la frunze la SAM-uri sa dovedit a fi necesară pentru inducerea florală în Arabidopsis. 35 Propunem conectivitatea simplasmică îmbunătățită în clor mutanții de orz și arabidopsis, cauzate de o creștere a numărului de PD între celulele mezofilei frunzelor pe de o parte și celulele L1 din SAM, pe de altă parte, interferează cu acest proces și poate fi un motiv pentru întârzierea bine-cunoscută a înfloririi la acești mutanți . 27.28 CAO este un regulator al ciclului de clorofilă 36; s-a demonstrat că manipularea nivelurilor de CAO în plante afectează programarea transcripțională și schimbă perioadele de ontogeneză. 37,38 Studiul nostru contribuie la înțelegerea modului în care s-au modificat nivelurile de CAO și a modificărilor rezultate în cantitățile de clorofilă b iar proteinele antenei pot fi transduse în reglarea ontogenetică.

Mulțumiri

Dorim să-i mulțumim Dr. Richard Napier (Universitatea din Warwick, Marea Britanie) și Dr. Marta Lenartowska (Universitatea Nicolaus Copernicus, Torun, Polonia) pentru darul generos al anticorpului anti-calreticulină și Dr. Tessa Burch-Smith (Universitatea din Tennessee, Knoxville, SUA) pentru sugestii utile. Centrul de facilități de bază „Tehnologii celulare și moleculare în știința plantelor” de la Institutul Botanic Komarov RAS și Centrul de Resurse de Cercetare pentru Tehnologii Moleculare și Celulare de la Universitatea de Stat din Saint-Petersburg, sunt recunoscute pentru sprijin tehnic.

Dezvăluirea potențialelor conflicte de interese

Nu au fost dezvăluite potențiale conflicte de interese.

Finanțarea

Cercetarea din laboratorul autorilor a fost susținută de Russian Science Foundation (proiectul 14–16–00120 către OVV).