Gør mere med mindre i undersøgelsen af plantekemisk forsvar

planter kan ikke løbe væk for at undgå at blive spist, så i stedet anvender de en række kemiske forsvar for at holde planteetere i skak. Forståelse af plantekemiske forsvar er afgørende for at holde afgrøderne sunde og for at besvare en række mere akademiske spørgsmål om økologi og evolution. De nuværende teknikker til vurdering af plantekemiske forsvar er imidlertid tidskrævende og kræver upraktisk store mængder plantevæv. I forskning præsenteret i en nylig udgave af Applications in Plant Sciences udtænkte Dr. Chandra Jack og kolleger en ny teknik til vurdering af plantekemiske forsvar, der er mindre arbejdskrævende og mere praktisk til en række eksperimentelle applikationer.

traditionelle metoder til måling af forsvarsforbindelser bruger lys til at måle forskellige kemikalier i blade ved hjælp af et apparat kaldet et spektrofotometer. Disse metoder kræver store vævsprøver, hvilket betyder, at flere blade skal samles sammen, sammenfaldende meningsfuld variation. Teknikken rapporteret her, ved hjælp af en mikropladelæser, detekterede aktivitet i prøver mindre end 10 mg eller 2% af den traditionelle vævsprøvevægt.

“en af de største begrænsninger er mængden af væv, der er nødvendigt til traditionelle spektrofotometerbaserede analyser,” sagde Dr. Jack, hovedforfatteren af undersøgelsen. “Nu, fordi forskere ikke behøver at kombinere blade fra en enkelt plante, kan de bedre udforske lokaliserede versus systemiske reaktioner eller overvåge individuel plantesvar over tid… Det giver os mulighed for at måle variation på befolkningsniveau og analysere miljøets indflydelse på gener.”

“den anden begrænsning er den tid, der er nødvendig for at udføre disse eksperimenter,” sagde Dr. Jack. De enorme mængder arbejdskraft og tid, der kræves for at udføre analyser ved hjælp af spektrofotometriske metoder, sætter alvorlige begrænsninger for antallet af prøver, der kan vurderes. Dette begrænser gennemførlige eksperimentelle designs, og følgelig de typer spørgsmål, man kan håbe at besvare. Derudover gør både tids-og vævskravene til traditionelle metoder det vanskeligere at køre en prøve igen eller gengive et resultat. I denne undersøgelse var forskerne i stand til at gennemføre et sæt analyser, der normalt ville tage 41 timer på kun seks timer.

Plant kemisk forsvar er kompleks, der involverer produktion af flere forbindelser på en gang. Mens traditionelle teknikker kræver separate ekstraktioner for at analysere hver klasse af forsvarsforbindelser, bruger teknikken, der præsenteres her, konsoliderede forberedelsesbuffere og protokoller til at ekstrahere flere forbindelser på en gang. Dette gør det praktisk at måle en bredere vifte af kemiske reaktioner, hvilket giver et mere nuanceret og højere opløsningsbillede af planteforsvar. “Planter producerer så mange sekundære metabolitter som reaktion på planteæderangreb, at historien om planteforsvar ikke er komplet, medmindre du analyserer flere forbindelser,” sagde Dr. Jack.

metoden præsenteret her, hvor prøveforberedelsesbuffere konsolideres, og prøver køres samtidigt på en mikroplade, reducerer meget tid og omkostninger ved analyse af forsvarsforbindelser. “For os var det et tilfælde af nødvendighed at være opfindelsens mor,” sagde Dr. Jack. “Jeg havde planer om at lave et eksperiment…og kunne ikke finde analyser med høj kapacitet for at opnå det, der var nødvendigt.”Men ved udviklingen af denne teknik åbnede forfatterne muligheder for undersøgelse af planteforsvar for andre. Forskere kan nu undersøge flere forsvarsforbindelser på en gang, se på lokaliserede og systemiske reaktioner, sammenligne en større prøve af individer og replikere deres resultater meget mere gennemførligt end før.

“oprindeligt ville dette ikke være et selvstændigt projekt,” sagde Dr. Jack. “Men da vi kæmpede gennem litteraturen og investerede så meget tid i protokollen, indså vi, at dette ville være nyttigt for det videnskabelige samfund og kunne påvirke så mange forskellige områder.”