師部樹液の成分だけでなく、そのロードと長距離輸送のメカニズムの知識は、植物の開発とストレス/病原体応答と輸送を同化の長距離シグナルの理解に不可欠である。本稿では、EDTA-促進法を用いて師部滲出液のコレクションを記述します。
植物の篩部は、長距離輸送(写真)だけでなく、生物的または非生物的ストレスを伝えるシグナルのように同化するために不可欠である。これは、糖、アミノ酸、タンパク質、RNA、脂質および他の代謝物が含まれている。師部の構成と機能を理解する上で大きな関心、従って、これらの分子の多くとの役割がありますが、植物の開発やストレス応答におけるその重要性は、まだ決定されていない。師部分析の一つの障壁は時師シール自体が負傷という事実にある。結果として、師部樹液が得られるから植物の数が限られている。追加機器なしで、いくつかの植物種から師部滲出液の収集を可能にする一つの方法は、ここで説明EDTA-促進師滲出コレクションされています。使いやすいであるが、それは細胞の負傷につながる行い、ケア、損傷したセルの内容を削除するために取らなければならない。さらに、いくつかのコントロールが滲出液の純度を証明する必要です。それはむしろその内容の唯一の相対定量が発生する可能性が師部樹液(多くの種では不可能)のダイレクト·コレクションより滲出ですので。他のものよりもこの方法の利点は、それが多くの草本又は木本植物種( シソ 、 シロイヌナズナ 、 ポプラ 、 等 )で使用され、最小限の機器と訓練を必要とすることができることである。それは、タンパク質、糖、脂質、RNA、ウイルスおよび代謝物のその後の分析に使用することができる浸出液の合理的に大量につながる。それは、両方の研究と同様に教示実験室で使用できることを十分に単純である。
植物は悪条件を逃れるために移動することはできません。従って、それらは、環境ストレスを検出するためのメカニズムを開発誘発し、植物全体に関連する信号を送信し、それに応じて開発を調整しなければならなかった。 2つのトランスポートシステムは、水、栄養素および他の(シグナリング)の化合物の分布が存在する。最初は、木部であり、一般的に工場全体の根に取り込まれた水やミネラルを輸送した。二つ目は師部です。師のビューはシンプル同化輸送システムからのRNA、タンパク質、ウイルス、脂質や他の小分子ための導管に変更されました。それは同化において重要な役割を果たしており、栄養素輸送、生物と非生物的ストレスへの応答、ならびに植物の成長と発展した。それは、今では植物18の"情報スーパーハイウェイ"と呼ばれています。
師部柔組織、並びに特殊なコンパニオンセリウム:師は、いくつかの細胞型から構成されているLLSおよびふるい要素。篩要素は、長距離移動の部位である。遮るもののない縦の流れを可能にするために、ふるい要素は最も小器官と同様、核が欠けているとせいぜい限られた翻訳機構21、33が含まれていると考えられている。なお、コンパニオン細胞は、タンパク質および師部·ストリームに走行他の化合物を合成すると考えられる。これらの化合物は、次いで、原形質連絡を介して篩要素に搬送され、長距離信号4,16として機能することができる。
化合物のいくつかのグループは、師の滲出で見つけることができます:
植物の師部での作業での課題は、負傷により自体を封印するために、その能力にある。そこに師部滲出液を収集するために使用される4つの主要な方法は、まだ彼らは選択種でのみ動作します:
1)ウリ科植物では、葉柄のカットを介して篩滲出物の合理的な量を得ることができる。損傷菌の汚染との初期液滴が除去されると、それは純粋な師部樹液1、15合理的に大量に得ることができる。しかし、増加収集時間を、液体クロマトグラフィーアプローチ(未発表)のために、それはますます不向きこの滲出液が厚くなっています。最近の出版物は、種に応じて、この師部樹液がeitheから派生されていることを、示唆しているrは束状(FP)またはextrafascicular師(EP)と、それはふるい素子(FP)から"移動"師部樹液を含まないが、それはまた、木部40を含む他の細胞型からの汚染を受けやすい、41 。
2)第2のアプローチは、茎や葉柄に浅い切り傷や刺し傷を通して師部樹液を得ることである。この方法は、ルピナス17、25、36ウリ科植物、及びセイヨウアブラナ 12に首尾よく使用されている。ここで負傷した細胞からの汚染は最小限であり、非常に純粋な滲出。しかし、植物はそれを非常に選択的に穿刺だけふるい要素に挑戦しているので、健康でよく骨抜きにする必要があります。木部血管がニックしている場合は、すべての滲出液が木部流に引き込まれる。これは非常に壊れやすい、または非常に木質化葉柄や茎の植物には不向きの方法になります。
3)アブラムシstylectomyはアブラムシがふるい要素に自分のスタイレットを挿入することができますnは、レーザーでアブラムシを取り除く。師部樹液は、残りのスタイレット2、9、10、35、38を通って染み出している。理論的には、アブラムシによって感染することができる任意の植物が、このアプローチを用いることができる。しかし、ほとんどの温室または成長室マネジャーは、病原体の使用をサポートしていません。また、アブラムシは、彼らの唾液19、33と師部にいくつかのタンパク質を導入する。これは、30を再プログラム限定転写につながると師部構成26を変更する可能性を秘めている。
4)ここに記載されている方法は、師部樹液のEDTA-促進滲出です。この方法は、師部20の封止を防止するためにEDTAを用いている。 EDTAは、Ca 2 +さもなければ師部をシールするプロセスに参加するイオンをキレート。 EDTAは、細胞傷害30に導くことができるが、いくつかのグループは、セルの微細構造またはphloeは20 mMまでこの方法を使用し、10mMのEDTAから濃度の有害な影響は観察されなかったMロードと輸送5、24。任意の損傷効果並びにクロマトグラフィー及びゲル電気泳動によるEDTAの干渉を低減するため、植物は1時間後に水中に移動され、滲出液のみを保存部14は、 使用される。したがって、むしろEDTAに滲出より、師部、水(EDTA-促進滲出)にexudatedされています。それは師部滲出液の収集のためのストレートフォワード、低コスト、ローテクな方法である。篩樹液この方法は、タンパク質、小分子、脂質、およびRNAを分析するために使用して得られる多くの植物において成功裏に使用されている。実験の限られた量の単子葉植物11で実行されているが、この方法は、双子葉植物( シソ 17、20、 シロイヌナズナ 8、13、14、 ポプラ 7)に対してより適切であると思われる。滲出液の収集が蒸散を介して排出物の損失を避けるために湿度の高い環境で発生する必要がある。植物に応じて、1〜2時間のためにEDTAでインキュベーションです師部/ふるい素子の封止を防止するのに十分。コレクションは、その後水に発生することがあります。これは、EDTAは、セル構造および安定性に及ぼす負の影響を防ぐ利点を有する。また、HPLCまたはSDS-PAGEのような方法でEDTAの干渉を排除。それがシロイヌナズナに適用されることが示されている。大きい植物のため、EDTAおよび滲出コレクション内のインキュベーションがスケールアップするとビーカーではなく1.7ミリリットル反応チューブで実行されています。
師滲出物のEDTA-促進コレクションは、非常に単純で最小限の装備を必要とし、ほとんどの植物に適用することができる。全体的に、この方法はより種から篩排出物を分析する能力を拡張する。滲出液が希釈されているが、それは多くの異なるサンプルを収集したり、多くの植物から材料を多量にスケールアップすることは容易である。そして、これは非常に低濃度であり、見過ごされる新規な化合物の検出を可能にする。
この方法は、複数の植物種に使用され、この原稿に記載されているものについて説明したように動作することができる。新しい種が模索されている場合は、変更を必要とするかもしれない二つの側面は、使用される葉や滲出の時間数です。ほとんどの場合、七時五十五時間滲出は適していなければならない。プロトコル部分で説明したように新たな植物種で、この方法の使用を確認するために、滲出液を収集する必要があり、その後の分析の一つ以上のnは4実行されるeeds。観測された信号の強度に応じて、回収量がスケールアップする必要があるかもしれない。前者は師部滲出液の少ない豊富であるため、一般的には、脂質やタンパク質分析は、砂糖及び代謝物の分析よりも、より多くの材料が必要になります。
EDTA-促進滲出コレクションは切断面と同様に、EDTAの潜在的に有害な効果を伴うため、いくつかの点を考慮する必要があります:(1)EDTA、1時間インキュベートした後、葉柄は、十分に洗浄しなければならない。これは、細胞を損傷または抽出を妨げる可能性が傷ついた細胞から得られた任意の化合物と同様にEDTA自体を削除します。 (2)正と負のコントロールが得られたデータは、師部樹液からではなく怪我細胞(以下の重要なステップを参照)に由来していることを確認するために含まれる必要があります。 (3)師部樹液が滲出液収集時にアクティブにすることができるいくつかの酵素が含まれていません。したがって、いくつかのケースでは、foのを収集するために有用であり得る時間のrは異なる量。 (4)水に滲出を関与方法なので、化合物の絶対的な定量化はできません。
重要なステップ:任意のセルを傷つけるだけでなく、適切なコントロールの使用など(。リファレンスを参照14)ではないために、サンプルの処理中に、このメソッドが正常に使用するための鍵は、注意を使用することである。一つの適切なコントロールは、EDTAとの事前処理なし師部滲出液のコレクションです。このケースでは師部自体を封印され、全く滲出液を採取することはできません。傷ついた細胞に由来する任意の汚染物は、ここで検出されます。第二の制御は、滲出液中の糖の分析であろう。 シロイヌナズナでは、ショ糖は1:4 1:08(REF 8、14)の間でのショ糖比は果糖で、師部樹液内で優勢な代謝物であるべきである。
RNA抽出のためにRNアーゼ阻害剤の使用が必要である。加えて、以前にdescribとの陽性対照ED師部局在するmRNA(UBC9:ユビキチン結合酵素9、At4g27960、8、14)と例えばの負の制御葉緑体mRNA(ルビスコLSU)がお勧めです。
滲出液は、活性酵素が含まれているため、時間の経過は、師部プロファイルに必ず変更を行うことをお勧めします単に収集時間の変動によるものではない。いくつかのケースでは、プロテイナーゼインヒビターを使用することが有益であり得る。しかし、研究者は、収集した滲出液を濃縮し、任意の追加された化合物は、主に集中されることされることを、心に留めておく必要があります。プロトコル内の第2の重要なステップは、EDTA下葉柄のrecuttingです。このステップでは、二重の目的を果たす:こうして師部樹液の自由な流れを可能にする新しいプラグの形成を防止しながら、まず、任意の密封されたふるいプレートを除去します。第二に、カットしながら生成された木部にキャビテーション気泡を除去し、これにより木部輸送を可能にします。第二の切り込みのサイズが決まる使用植物のS。大きな葉柄 と植物では、それが最初のカット、上記の数ミリ(最大1 cmまで)でなければなりません、 シロイヌナズナなどの植物では,1-2 mmと十分です。
この方法の使用は、発達や医学の影響をシグナリングしている可能性が師部滲出液における新規化合物の発見につながることができます。それは師部へのアクセスの欠如に起因する植物科学内で少し研究された分野であった長距離脂質シグナリング、でより綿密な外観を求めている。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、全米科学財団NSF-IOS助成#1144391へSHBによってサポートされていました。
K2-EDTA | Sigma-Aldrich | ED2P-500G | |
Shallow Glass or plastic Petri Dish (7-15 cm) | PYREX or Corning | Any clean, shallow dish will work | |
Chloroform | EMD | CX1054-1 | Only open containers in fume hood |
Methanol | J.T.Baker | 9070-03 | |
Screw cap tubes | VWR International | 53283-800 | |
Screw cap tubes | Sun Sri | 13-425 | |
Eppendorf tubes | Denville | C2170 |