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植物逆境研究技术案例图片展(一)

植物逆境研究技术案例图片展(一)

植物逆境研究技术案例图片展(一)

植物表型是基因与环境作用的结果,三者相互作用、相互映射。而植物在逆境下,往往从基因、表达水平到表型水平产生一系列的响应与反馈,表型信息因此成为胁迫响应、基因功能鉴定、抗逆性筛选等研究的重要指示与验证,为植物逆境生物学研究提供依据与支撑。

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易科泰植物逆境研究技术,包含智能LED培养、叶绿素荧光成像、高光谱成像、红外热成像等技术,在植物逆境研究领域应用广泛,发表了众多具有参考价值的经典文献,本次摘选三篇逆境研究相关论文分享。

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1. 豌豆植物(Pisum sativum L.)对缺水胁迫的表型响应分析

缺水对豌豆作物的产量有很大的影响,即使是轻微和短暂的干旱压力,也会影响生长和内部营养关系等方面。有研究推测,植物遭受干旱胁迫后,韧皮部渗出物会产生相应变化以应对胁迫。本文利用FluorCam叶绿素荧光成像、红外热成像检测豌豆缺水后光合效率、冠层温度变化,获得豌豆干旱胁迫的生理响应信息,与豌豆缺水处理后韧皮部渗出物的变化结合进行分析,证明了植物干旱胁迫响应与韧皮部渗出物含量变化相关。

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左图:豌豆缺水处理第1天、第7天、重浇水后植物形态RGB成像、红外热成像、FluorCam叶绿素荧光成像结果;右上图:样品处理方法;右下图:叶绿素荧光参数、冠层温度变化曲线。

2. 拟南芥NRT1.1/NPF6.3表达增强改善拟南芥氮缺乏胁迫下的生长

N植物生长以及分子构成的必备元素,农业种植中识别能够改善低N条件下植物生长的基因及其等位基因,对改善当前的现代农业体系和发展可持续农业至关重要。东京大学的研究人员就针对氮缺乏条件下,NRT1.1/NPF6.3基因的功能进行了验证。研究中,为了验证NRT1.1是在芽中表达而不是根中,从而改善植物生长的假设,使用在低N或控制条件下生长的嫁接嵌合体进行了表型分析,采用FluorCam叶绿素荧光成像系统检测基因在芽或根不同位置表达时,植物的光合生理状态。

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上图展示了不同嫁接体在不同氮营养条件下的形态变化和光合效率(Fv/Fm)差异

3. 单态氧依赖性叶绿体的降解机制研究中,拟南芥幼苗对不同光照条件的表型响应

叶绿体是植物感应生物与非生物胁迫的“传感器”,可通过产生活性氧(ROS)和单线态氧(1O2)来响应胁迫与环境变化。1O2可以启动受损叶绿体的选择性降解,然后导致死亡细胞。本研究为了,研究人员使用不同光照条件下的fc2-1拟南芥突变体幼苗作为材料进行研究,试图通过确定自噬体在叶绿体降解途径中发挥的作用,进一步了解1O2诱导的叶绿体降解和细胞死亡的机制。实验中,为了进一步研究atg突变对fc2-1生理的影响,使用叶绿素荧光成像系统对拟南芥的Fv/Fm进行了检测。

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上图 不同突变体类型在24h持续光照培养与16/8h昼夜光照培养条件下的Fv/Fm成像结果;下图不同突变类型幼苗的RGB成像

参考文献:

(1)Sara Blicharz, Gerrit T.S. Beemster, Laura Ragni et al. Phloem exudate metabolic content reflects the response to water deficit stress in pea plants (Pisum sativum L.)[J]. The Plant Journal, 2021.

(2)Sakuraba Y , Chaganzhana,  Mabuchi A , et al. Enhanced NRT1.1/NPF6.3 expression in shoots improves growth under nitrogen deficiency stress in Arabidopsis[J]. Communications Biology, 2021, 4(1).

(3)MD Lemke, Fisher K E, Kozlowska M A , et al. Singlet oxygen-dependent chloroplast degradation is independent of macroautophagy in the Arabidopsis ferrochelatase two mutant[J].  bioRxiv, 2021.

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