Plant monitoring by apoplastic reactive oxygen species

通过质外体活性氧监测植物

• 批准号: 21K05854
• 负责人: 安保 充
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05854/
• 关键词: アポプラストROS; ストレスモニタリング; 植物根; apoplast; ROS; plant chip; monitoring

本研究は植物根のアポプラストROSの計測により、植物の状態把握を試みるものである。前年度の実験結果から、ニトロキシル蛍光プローブを用いたダイズアポプラストROSの計測が感度・再現性よく行えることを確認できたので、今年度はその他の植物種の芽生えを用いて実験を行った。バッチ式で1時間プローブ溶液(300μM)にインキュベートすることで、チシャでアポプラストROSの確認ができたが、キュウリではプローブの分解が確認された。シロイヌナズナでは再現性よくROSを確認するには至っておらず、現在も検討中である。次に、経時計測が可能なフロー系の実験では、PDMSを用いたplant chipを作製して分析を行った。検出器としてHPLCの蛍光検出器を用いる系では十分な再現性が得られなかったが、蛍光顕微鏡を用いた流路上の定点観測では再現性のあるデータが得られた。具体的には1.8 mmの流路にダイズ根端を設置し、プローブ溶液を0.5 ml/hで送液した。アポプラストROSの確認のため、DPI (NADPHオキシダーゼ阻害剤)の有無で蛍光を比較したところ、コントロールではアポプラストROSの蛍光が増加したのに対し、DPI添加では植物をインキュベートしないブランク溶液と同様に蛍光強度の変化は見られなかった。さらに、3%NaClストレスを負荷したところ、10分程度で蛍光強度がバックグランドレベルまで低下した。一方、1%NaCl ストレスの場合は、蛍光強度が一旦上昇したのちに低下したが、バックグランドレベルまでは低下しなかった。その他、キチンなどのエリシター処理によるストレスではアポプラストROSは緩やかに上昇し続けた。以上のように、ストレスに対するROSの放出パターンを一部類型化できた。

这项研究试图通过测量植物根的凋亡ROS来掌握植物的状态。上一年的结果证实，可以使用硝基荧光探针对大豆质体质量ROS进行测量，可以以高灵敏度和可重复性进行，因此今年我们使用其他植物的芽菜进行了一项实验。通过在Chisha中确认探针溶液（300μm）以批处理格式孵育1小时，但在Cucumber中证实了探针降解。在拟南芥中，我们无法确认具有可重复性的ROS，并且仍在考虑。接下来，在可以随时间进行测量的流系统的实验中，准备并分析了使用PDM的植物芯片。尽管使用HPLC荧光检测器作为检测器，在系统中未实现足够的可重复性，但使用荧光显微镜在流动路径上进行的定点观察得出可重复的数据。具体而言，将大豆根端放置在1​​.8 mM的流动路径中，并以0.5 mL/h的速度喂食探针溶液。为了证实凋亡的ROS，将荧光与DPI的存在或不存在（NADPH氧化酶抑制剂）进行了比较，而对照组中，焦点ROS的荧光增加，但观察到荧光强度的变化，类似于添加DPI时未孵育植物的空白溶液的荧光。此外，当施加3％的NaCl应力时，荧光强度在大约10分钟内降低到背景水平。另一方面，在NaCl应力为1％的情况下，荧光强度增加了一次，然后降低，但没有降低到背景水平。此外，诸如几丁质等引发治疗引起的压力继续缓慢升高。如上所述，可以部分典型地典型地典型地典型地典型地构成了ROS的释放模式。

项目成果

ダイズ幼根における細胞外活性酸素種のモニタリングデバイスの開発

大豆胚根细胞外活性氧监测装置的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukumi Junji;Matsuura Fuminori;Fukuda Koji;Yoshida Susumu;Iida Kenichi;稲葉雄哉・神保紀之・牧晋太郎・藤井紳一郎・安保充
• 通讯作者: 稲葉雄哉・神保紀之・牧晋太郎・藤井紳一郎・安保充