拟南芥中新型促衰老调节因子检测方案(植物表型测量)

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，自面世以来在世界范围有着极高的装机量和出场率。  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