Ученые наблюдают за метаболизмом растений в режиме реального времени

Ученые наблюдают за метаболизмом растений в режиме реального времени

Исследователи из Германии разработали метод биосенсорной технологии «в живой клетке», который позволил ученым в режиме реального времени отслеживать, как изменения окружающей среды влияют на центральный метаболизм растения.

Исследователи из Института биологии и биотехнологии
растений Вестфальского университета имени Вильгельма (Германия)
разработали метод биосенсорной технологии «в живой клетке». Он
позволил ученым в режиме реального времени отслеживать, как
изменения окружающей среды – например, свет, температура, засуха,
наводнение или заражение вредителями – влияют на центральный
метаболизм растения резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana).
Новость опубликована на
сайте университета. Результаты исследования появились в журнале
The Plant Cell.

Команда исследователей обнаружила внутри растений генетически
закодированный сенсор, через который она смогла посмотреть на
метаболический процесс внутри растения, не видимый снаружи.
Биосенсор состоит из «элемента распознавания» – белка,
связывающего молекулу, которую нужно обнаружить, – и «элемента
считывания» – белка, который переводит связывание с «элементом
распознавания» в световой сигнал.

Сенсор может напрямую связывать, а затем высвобождать молекулы
NAD и NADH. Так называемая окислительно-восстановительная система
NAD играет большую роль в переносе электронов в процессе
метаболизма почти у всех живых существ. Датчик состоит из
флуоресцентного сине-зеленого белка и красного белка, оба из
которых изменяют свою яркость в зависимости от статуса NAD в
клетке. Ученые считывают показания сенсора в живых клетках с
помощью современного конфокального лазерного сканирующего
микроскопа. 

«Для нас этот новый метод является достижением в плане
методологии, потому что теперь мы можем напрямую увидеть
метаболические процессы именно там, где они происходят в
растении, – объясняет профессор Маркус Шварцлендер (Markus
Schwarzländer), возглавляющий рабочую группу по энергетической
биологии растений в Вестфальском университете. – Например, для
нас было полной неожиданностью наблюдать, что такой ключевой
процесс, как метаболизм NAD, так фундаментально изменяется во
время иммунной реакции».

Практически одновременно с публикацией в The Plant Cell
в журнале Nature Communications была опубликована работа
исследователей из Гонконга, который также наблюдали за
внутренними процессами растений с помощью биосенсоров.
Гонконгские ученые экспрессировали внутри растения другой сенсор
NAD, чтобы изучить фотосинтез. Результаты обоих исследований
подтверждают друг друга. 

«Информация, полученная с помощью нового метода, может сыграть
ключевую роль в будущем в выращивании растений, которые сделают
наше производство продуктов питания более устойчивым и будут
способствовать смягчению последствий изменения климата», –
добавляет Шварцлендер. Также, возможно, получится распознавать
стресс сельскохозяйственных культур на ранних стадиях.

Источник: www.uni-muenster.de

Источник: scientificrussia.ru