使用 SDR® SensorDish 读取器测量叶片 O2 消耗率

呼吸通量和光合速率是常用于植物的代谢通量测量，因此两者都是了解植物生物化学和生理学的重要工具。目前存在几种可以测量植物呼吸气体交换率的技术，例如用于 CO 2的红外线气体分析仪和用于氧气的 Clark 型 O 2电极。这两种技术都受到低通量和短时间测量技术的影响，这阻碍了例如对植物育种者有用的大规模实验设计。澳大利亚研究委员会植物能量生物学卓越中心 (PEB) 一直处于开发和试验用于植物的新呼吸测量技术的最前沿。具体来说，使用 O2依赖荧光猝灭已被应用于多种高通量技术，例如 Astec Global 的 SDR SensorDish® Reader、Seahorse 或 Q2。然而，这些技术在植物科学中的使用很少见，特别是海马在使用漂浮的植物组织方面的应用受到限制[1]。尽管我们已经尝试将标准 SDR 与以前可用的带传感器点的玻璃板结合起来，但孔底部的点位置与涉及液体和顶空的测量不兼容。目前，PEB 的许多呼吸研究都依赖于 Q2。这台机器基本上使用了他们自己版本的传感器点，它们放置在螺旋顶管的盖子和一个机器人传感器臂上。Q2 对各种植物组织的整体效果很好，测量能力有了很大的提高，正如 Scafaro 等人在 2017 年 [2] 中评估的那样。简单的管和盖设置也适合使用液体介质进行测量；这是一个很大的优势，因为它允许将化学物质引入呼吸分析中，从而大大扩展了它们的用途 [3]。因此，我想测试 SDR 是否可以适应与 Q2 类似的设置，带有管和传感器点帽，以及它是否具有出色的测量特性。

结果表明，SDR 板与管和盖设置相结合，再现了之前使用 Q2 获得的结果。在对照叶盘中， O 2消耗率随时间逐渐下降（图 3A、C）。在 Pro 处理的圆盘中，O 2消耗率随着时间的推移从孵化 4 小时开始按预期增加（图 3B、C、D）。在图 3D 中，我们比较了两种不同的拟南芥基因型。该测定能够检测先前观察到的系之间的表型差异，就其对外部 Pro 的反应而言，使用六次重复。

关键因素是测量之间的技术差异。与其他呼吸测量设备相比，对照处理的重复迹线显示出较低的技术变异：变异系数为 22.7%（这包括生物变异，因此潜在的技术变异甚至更低）。这种低 CV 至关重要，因为它可以更容易地确定具有合理重复数的样本类型之间的差异。Pro 处理的叶盘中O 2消耗率的变化增加是预期的，因为由于生物学变化，叶盘对 Pro 的响应不太均匀。
15 秒的测量频率足以解决数据中的时间依赖性模式。通过将设备放置在培养箱中来控制温度的能力是植物呼吸研究的另一个优势。