Summary

Шутвард движение CFDA трассировщика загружается в нижней раковина ткани арабидопсис

Published: May 11, 2019
doi:

Summary

Цель этого протокола заключается в том, чтобы показать, как загрузить CFDA на различные участки нижней части Арабиопсис. Затем мы представляем результирующий шаблон распределения CF в побегах.

Abstract

Симпластический трассировщик 5 (6)-carboxyfeceв диацетат (КФДА) широко применяется в живых растениях, чтобы продемонстрировать межклеточные связи, флоэмы транспорта и сосудистой паттерн. Этот протокол показывает движение снизу к началу карбоксефлюфторисеин (CF) движения в арабидопсис , используя корень-резки и гипокотиля-щипать процедуры соответственно. Эти две различные процедуры приводят к различной эффективности движения CF: около 91% появление CF в побеги с гипокотиля-щипать процедуру, в то время как только около 70% появление CF с корневой процедурой. Простое изменение загрузочных участков, приводящее к существенным изменениям в мобильной эффективности этого симпластикового красителя, предполагает, что движение CF может подлежать симпластическому регулированию, скорее всего, на основе корневого-гипокотилового соединения.

Introduction

Многие флуоресцентные индикаторы с диапазоном спектральных свойств, таких как 5 (6)-carboxyfluorescein (CF)1, 8-гидроксипирен-1, 3, 6-трисульфонная кислота2, ЛЮЦИФЕР желтый CH (lych)3, esculin и cter4, были разработаны и применяется в растениях для контроля за симпластическим движением и активностью флоема. Как правило, симпластмассовый краситель загружается в разрез в целевой ткани и последовательное рассеивание репортера в другие части растения продемонстрирует межклеточные связи. Хотя механизм поглощения красителя до конца не изучен, широко признается принцип, лежащий в основе движения CF внутри живых клеток. Эстер форме CF (CF диацетат, CFDA) не флуоресцентные, но мембраны проницаемой. Это свойство позволяет быстрое распространение мембраны красителя в клетки. Оказавшись внутри живые клетки, внутриклеточные эстеразы удалить ацетат групп на 3 ‘ и 6 ‘ положение CFDA, выпуская флуоресцентные и мембранно-непроницаемой CF (рис. 1, в качестве альтернативы относятся Райт et al.2); CF может после этого двинуть через плазмодесмами к другим частям заводов.

Хорошо налаженная процедура с CFDA является то, что он может быть загружен в исходный лист и используется для мониторинга флоэмы потокового и флоэмы разгрузки в тканях раковины многих видов, например, как разгрузка CF в корень арабидопсис 5, флоэмы разгрузки во время картофельной бугорка6, флоэмы разгрузки в никотиана раковина листья7, и так далее. Подобными погрузочные подходы, другие исследования приняли этот краситель, чтобы продемонстрировать симпластическую связь между хозяином и паразитами8,9, или выявить симбиотические отношения10,11.

Еще один способ сделать использование этого красителя является загрузка его в конкретных ячеек или одной ячейки путем микроинъекции, чтобы определить его структуру распределения. Такие сложные методы значительно облегчили наше более глубокое понимание плазмодесмами-опосредованной межклеточной коммуникации, особенно в развитии концепции симпластикового домена12,13. Например, Микроинъекция КФДА в котиледонские клетки арабидопсис привела к появлению красителя-сцепления в гипокотилном эпидермисе, но неувязке в базовых клетках или в корневых эпидермисе, поэтому гипокотиловый эпидермис образует симпластический домен14. Похожие домены, такие как устьиные клетки охраны15, сито элемент-компаньон клетки16, корень волосяных клеток14 и корень крышка17,18 были определены методом микроинъекций. Самое удивительное, некоторые домены позволяют трассирующими молекулам двигаться в определенном направлении. Возьмите трихоме домена, например, микроинъекции флуоресцентного зонда в поддерживающей эпидермального ячейки приводит к потоку трассирующими в домен трихома, однако, обратная инъекция не держит true19. В недавнем отчете также обнаружены аналогичные ситуации в симпластичных доменам20 и эмбрионов седума. Таким образом, все вышеперечисленные случаи подразумевают, что замена загрузочных участков может привести к новым озарению в симпластическую коммуникацию. Наш предыдущий эксперимент, направленный на рассечения маршрута от корня до стрелять мобильных глушителей определили Роман симпластический домен, или HEJ (гипокотиля-эпиотилового соединения) зона, которая была дополнительно проверена через корневой нагрузки (неканонической мойки нагрузки) CFDA эксперимент21. Здесь, мы далее разрабатывать корень-к-стрелять CF движение с помощью простого метода и восстановить потенциальную симпластмассовый домен путем переноса загрузки сайтов. Кроме того, эта процедура может быть адаптирована для различения генетических фонов, которые изменили корень-к-стрелять междугородной.

Protocol

1. арабидопсис вертикальный рост в MS средний Интерьер ламинара кабинета потока необходимо рассматривать с 30 мин УФ-светом и 15 мин воздуха перед использованием. Убедитесь в том, чтобы закрыть стеклянную дверь, когда УФ свет идет. Спрей все инструменты и пластины с 70% этанола пер?…

Representative Results

Симпластиковое движение часто подвергается экологическим колебаниям. Возмущение растения растущего государства, и даже процесс подготовки тканей повлияет на ограничение размера отчуждения плазмодесмами, влияя тем самым на симпластический транспорт22. …

Discussion

Новые исследования показали, что растения могут быстро реагировать на внешние раздражители23, в том числе манипуляции, введенные в экспериментальных процедур22. В нашем первоначальном эксперименте, наш надзор за этими знаниями часто приводит к окрашиванию неу?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа финансировалась национальным фондом естественных наук Китая (31671257) и Хубэй совместный инновационный центр для зерновой промышленности (LXT-16-18).

Materials

KNO3   Sinopharm Chemical Reagent 10017218
KH2PO4  Sinopharm Chemical Reagent 10017608
MgSO4·7H2O Sinopharm Chemical Reagent 10013018
CaCl2·2H2O Sinopharm Chemical Reagent 20011160
MnSO4·H2 Sinopharm Chemical Reagent 10013418
Na2MoO4·2H2O Sinopharm Chemical Reagent 10019818
Boric Acid Sinopharm Chemical Reagent 10004818
ZnSO4·7H2O Sinopharm Chemical Reagent 10024018
CuSO4·5H2O Sinopharm Chemical Reagent 10008218
CoCl2·6H2O Sinopharm Chemical Reagent 10007216
KI Sinopharm Chemical Reagent 10017160
FeSO4·7H2O Sinopharm Chemical Reagent 10012118
EDTA  Sinopharm Chemical Reagent 10009717
NaOH Sinopharm Chemical Reagent 10019718
KOH Sinopharm Chemical Reagent 10017018
Sucrose Sinopharm Chemical Reagent 10021418
Myo-inositol   MACKLIN I811835
Nicotinic Acid  MACKLIN N814565
Pyridoxine HCl MACKLIN V820447
Thiamine HCl MACKLIN T818865
Glycine MACKLIN G800880
Agar powder Novon ZZ14022
Fluorescence Microscope Zeiss Axio Zoom V16
Dissecting microscope SDPTOP SRE-1030
200μl pipette Dragon Laboratory Instruments 713111110000-20-200ul
2.5μl pipette Eppendorf 3120000011
Fine forceps  TWEEZERS ST-15
Parafilm PARAFILM PM-996
Stainless steel double-sided blade Gillette Platinum-Plus Double-Edge Blade

References

  1. Grignon, N., Touraine, B., Durand, M. 6(5)Carboxyfluorescein as a tracer of phloem sap translocation. American Journal of Botany. 76, 871-877 (1989).
  2. Wright, K. M., Oparka, K. J. The fluorescent probe HPTS as a phloem-mobile, symplastic tracer: an evaluation using confocal laser scanning microscopy. Journal of Experimental Botany. 47 (3), 439-445 (1996).
  3. Oparka, K. J., Prior, D. A. Movement of Lucifer Yellow CH in potato tuber storage tissues: A comparison of symplastic and apoplastic transport. Planta. 176 (4), 533-540 (1988).
  4. Knoblauch, M., et al. Multispectral Phloem-Mobile Probes: Properties and Applications. Plant Physiology. 167 (4), 1211-1220 (2015).
  5. Oparka, K. J., Duckett, C. M., Prior, D. A. M., Fisher, D. B. Real-time imaging of phloem unloading in the root tip of Arabidopsis. The Plant Journal. 6 (5), 759-766 (1994).
  6. Viola, R., et al. Tuberization in Potato Involves a Switch from Apoplastic to Symplastic Phloem Unloading. The Plant Cell. 13 (2), 385-398 (2001).
  7. Roberts, A. G., et al. Phloem Unloading in Sink Leaves of Nicotiana benthamiana: Comparison of a Fluorescent Solute with a Fluorescent Virus. The Plant Cell. 9 (8), 1381-1396 (1997).
  8. Péron, T., et al. New Insights into Phloem Unloading and Expression of Sucrose Transporters in Vegetative Sinks of the Parasitic Plant Phelipanche ramosa L (Pomel). Frontiers in Plant Science. 7 (2048), (2017).
  9. Spallek, T., et al. Interspecies hormonal control of host root morphology by parasitic plants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 114 (20), 5283-5288 (2017).
  10. Complainville, A., et al. Nodule initiation involves the creation of a new symplasmic field in specific root cells of medicago species. The Plant Cell. 15 (12), 2778-2791 (2003).
  11. Bederska, M., Borucki, W., Znojek, E. Movement of fluorescent dyes Lucifer Yellow (LYCH) and carboxyfluorescein (CF) in Medicago truncatula Gaertn. roots and root nodules. Symbiosis. 58 (1-3), 183-190 (2012).
  12. Robards, A. W., Lucas, W. J. Plasmodesmata. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 41 (1), 369-419 (1990).
  13. Roberts, A. G., Oparka, K. J. Plasmodesmata and the control of symplastic transport. Plant, Cell & Environment. 26 (1), 103-124 (2003).
  14. Duckett, C. M., Oparka, K. J., Prior, D. A. M., Dolan, L., Roberts, K. Dye-coupling in the root epidermis of Arabidopsis is progressively reduced during development. Development. 120 (11), 3247-3255 (1994).
  15. Palevitz, B. A., Hepler, P. K. Changes in dye coupling of stomatal cells of Allium and Commelina demonstrated by microinjection of Lucifer yellow. Planta. 164 (4), 473-479 (1985).
  16. van Bel, A. J. E., Kempers, R. Symplastic isolation of the sieve element-companion cell complex in the phloem of Ricinus communis and Salix alba stems. Planta. 183 (1), 69-76 (1991).
  17. Erwee, M. G., Goodwin, P. B. Symplast domains in extrastelar tissues of Egeria densa Planch. Planta. 163 (1), 9-19 (1985).
  18. Oparka, K. J., Prior, D. A. M., Wright, K. M. Symplastic communication between primary and developing lateral roots of Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany. 46 (2), 187-197 (1995).
  19. Christensen, N. M., Faulkner, C., Oparka, K. Evidence for Unidirectional Flow through Plasmodesmata. Plant Physiology. 150 (1), 96-104 (2009).
  20. Wróbel-Marek, J., Kurczyńska, E., Płachno, B. J., Kozieradzka-Kiszkurno, M. Identification of symplasmic domains in the embryo and seed of Sedum acre L. (Crassulaceae). Planta. 245 (3), 491-505 (2017).
  21. Liang, D., White, R. G., Waterhouse, P. M. Gene silencing in Arabidopsis spreads from the root to the shoot, through a gating barrier, by template-dependent, non-vascular, cell to cell movement. Plant Physiology. 159 (3), 984-1000 (2012).
  22. Radford, J. E., White, R. G. Effects of tissue-preparation-induced callose synthesis on estimates of plasmodesma size exclusion limits. Protoplasma. 216 (1-2), 47-55 (2001).
  23. Kollist, H., et al. Rapid Responses to Abiotic Stress: Priming the Landscape for the Signal Transduction Network. Trends in Plant Science. 24 (1), 25-37 (2019).
  24. Haupt, S., Duncan, G. H., Holzberg, S., Oparka, K. J. Evidence for Symplastic Phloem Unloading in Sink Leaves of Barley. Plant Physiology. 125 (1), 209-218 (2001).
  25. Botha, C. E. J., et al. A xylem sap retrieval pathway in rice leaf blades: evidence of a role for endocytosis?. Journal of Experimental Botany. 59 (11), 2945-2954 (2008).

Play Video

Cite This Article
Jiang, M., Deng, Z., White, R. G., Jin, T., Liang, D. Shootward Movement of CFDA Tracer Loaded in the Bottom Sink Tissues of Arabidopsis. J. Vis. Exp. (147), e59606, doi:10.3791/59606 (2019).

View Video