IVIS視角—IVIS系統在植物領域的應用（二）
在上一期IVIS視角中我們和大家分享了IVIS系統如何在活體狀態監測植物氮代謝水平，并基于轉基因植物開發分子傳感器（IVIS系統在植物領域的應用（一）（點擊前方藍字直達文章內容）），其實除通過構建生物發光的轉基因植物之外，IVIS系統還能通過化學發光或者熒光染料探針等方式研究植物領域的多種應用。本期將帶領大家繼續拓展在植物活體光學領域的應用。
活性氧(ROS)是有氧生物在進化過程中產生的一類含氧基團，具有較高的生物活性。除了作為一種氧代謝副產物會導致細胞氧化應激甚至凋亡之外，隨著近年來研究的深入，ROS也被發現參與植物的正常生長進和代謝過程，是許多基本生物過程的關鍵調節因子，包括細胞增殖分化、器官成熟發育、植物應激抗逆等。在往期分享（點擊前方藍字直達文章內容）中，我們介紹過一種納米探針用于檢測動物體內炎癥及腫瘤發生時活性氧水平。而在植物中，雖然許多ROS成像技術已經得到了發展和應用，但目前還缺乏一個動態檢測植物體內ROS的植物成像平臺。近期出現了一種可靠和直接的方法來對植物中的活性氧進行全植物活體成像，該方法發表在《Molecular Plant》期刊上。
該方法是利用熒光探針的氧化來直接檢測ROS，并且研究人員結合IVIS Lumina活體成像系統，開發了一個用于整株植物活體成像的工作流程。通過該工作平臺，可以完成熒光染料探針對整株植物的染色、植株刺激處理以及處理后的ROS定量評價。
系統工作流圖解說明：
A-B 植物在合適的光照周期和濕度的培養環境中培養
C 植物在玻璃熏蒸箱里用霧狀染料熏蒸30分鐘
D 植物進行相應的刺激（強光照射、植株損傷、病菌感染）
E 整株植物在IVIS Lumina成像系統中拍攝
F 利用IVIS LivingImage軟件分析植株ROS信號
利用該工作平臺，研究人員測試了一系列包括DHE、H₂DCFDA、H₂HFF-OxyBURST、Amplex red、SOSG和PO1在內的多種熒光探針，通過整株植物ROS信號積累數據分析篩選出了一個最有效，最敏感，能夠響應多種外界刺激所產生的ROS的熒光探針——H₂DCFDA，該探針能夠表現出最強的信噪比和應用廣泛性。這些不同的外界刺激包括局部強光照刺激、損傷或病原體感染，未來也可以拓展到其他種類的應激反應研究中。此外，通過rbohD和apx1突變體中ROS信號的減弱和增強以及DPI（ROS生產抑制劑）處理后ROS信號傳播的減少，進一步證明了該成像系統的有效性，并且表明該方法不受外界因素的影響。
擬南芥在不同外界刺激下30分鐘內的ROS積累情況（A 局部強光刺激；D 葉片損傷刺激；G 病菌感染）
這個新方法可用于研究不同遺傳變異體的局部和植株整體積累的ROS信號，進行表型分析來發現新的ROS信號通路，監測不同植物和突變體的應激水平，揭示ROS參與到植物應激、生長調節和發育過程的新途徑。文章中探討了這種新方法在不同擬南芥突變體系統以及小麥、玉米等谷物創傷反應研究中的應用。綜上，該研究所報道的方法可以快速有效的對植物進行整體的ROS活體成像，這為今后ROS代謝，系統信號傳導等的研究提供了十分有利的科學工具。
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