12 czerwca 2023 r

Oglądanie wnętrz roślin w 3D

Nowy PHYTOMap pokazuje dziesiątki genów w tkance roślinnej w 3D, co może dostarczyć wskazówek, jak rośliny reagują na zmianę klimatu i pomóc naukowcom poprawić odporność upraw

12 czerwca 2023 r

LA JOLLA — Życie komórkowe wewnątrz rośliny jest tak żywe jak kwiat. W każdej tkance roślinnej — od korzenia po czubek liścia — istnieją setki typów komórek, które przekazują informacje o potrzebach funkcjonalnych i zmianach środowiskowych. Teraz nowa technologia opracowana przez naukowców z Salk może uchwycić ten wewnętrzny świat roślin w niespotykanej dotąd rozdzielczości, otwierając drzwi do zrozumienia, w jaki sposób rośliny reagują na zmieniający się klimat i prowadząc do bardziej odpornych upraw.

Metoda o nazwie PHYTOMap może uchwycić całe tkanki roślinne (takie jak cały wierzchołek korzenia) zamiast małego wycinka i zapewnia wgląd w złożone konwersacje biologiczne między komórkami, co jest trudne w dwóch wymiarach.

Metoda została szczegółowo opisana w Natura Rośliny 12 czerwca 2023 r., a naukowcy spodziewają się szybkiego spopularyzowania PHYTOMap przez światową społeczność naukową.

„PHYTOMap pozwala nam zbadać dziesiątki genów roślinnych i zobaczyć, które komórki wyrażają te geny, jak komórki wpływają na siebie nawzajem i jak architektura tkanek wpływa na te komórki” – mówi profesor Salk Joseph Ecker, dyrektor Laboratorium Analizy Genomicznej i Instytutu Medycznego Howarda Hughesa badacz. „Możemy następnie wykorzystać te odpowiedzi do ulepszania upraw, przewidywania reakcji roślin na zmiany klimatu i nie tylko”.

Istniejące techniki obrazowania umożliwiają obserwację tylko niewielkiej liczby genów w jednym typie tkanki roślinnej i wymagają zmiany składu genetycznego roślin (utworzenie linii transgenicznych). PHYTOMap (skrót od ukierunkowanej obserwacji mapy ekspresji genów opartej na hybrydyzacji roślin) umożliwia naukowcom badanie dziesiątek genów jednocześnie bez czasochłonnej manipulacji genetycznej rośliny.

„Projekt PHYTOMap był w stanie zmapować różne geny specyficzne dla typu komórki w spodziewanych lokalizacjach wierzchołków korzeni w 3D”, mówi Tatsuya Nobori, badacz ze stopniem doktora w laboratorium Eckera. „Teraz możemy używać PHYTOMap do zadawania bardziej złożonych pytań, na przykład w jaki sposób różne typy komórek odpowiadają i reagują na siebie nawzajem i na swoje środowisko?”

Oprócz tego, że jest potężny, PHYTOMap jest również dostępny — zastosowana technika jest stosunkowo standardowa, a związany z tym koszt jest stosunkowo minimalny.

„Dzięki PHYTOMap będziemy w stanie zadać wiele nowych biologicznych pytań. Nie mogę się doczekać, kiedy użyję tej metody, aby zobaczyć, jak rośliny wchodzą w interakcje z otaczającymi je mikroorganizmami” – mówi Nobori.

„PHYTOMap znacznie ułatwia wizualizację komórek w tkankach roślinnych — nie trzeba zmieniać składu genetycznego rośliny ani oznaczać komórek kolorowymi znacznikami” — mówi Ecker, który jest także przewodniczącym Salk International Council ds. genetyki. „Jestem podekscytowany widząc, jak PHYTOMap napędza wysiłki mające na celu zrozumienie regulacji genów roślin podczas normalnego rozwoju i w różnych warunkach środowiskowych, a także w jaki sposób może pomóc w optymalizacji rolnictwa”.

W przyszłości laboratorium Ecker użyje PHYTOMap, aby lepiej zrozumieć regulację populacji komórek w różnych tkankach roślinnych, aby ostatecznie opracować uprawy bardziej odporne na zmiany klimatyczne.

Inni autorzy to Marina Oliva i Ryan Lister z University of Western Australia.

Prace były wspierane przez stypendium Human Frontiers Science Program Long-term Fellowship (LT000661/2020-L) oraz Howard Hughes Medical Institute.

Protokół: Protocols.io
Tytuł: PHYTOMap wierzchołków korzeni Arabidopsis
Autorzy: Tatsuya Nobori, Joseph Ecker
Połączyć:

DOI: 10.1038/s41477-023-01439-4