Többet csinálni kevesebbel a növényi kémiai védelem tanulmányozásában

a növények nem tudnak elmenekülni, hogy elkerüljék az evést, ezért ehelyett különféle kémiai védekezést alkalmaznak, hogy a növényevőket távol tartsák. A növények kémiai védekezésének megértése kritikus fontosságú a növények egészségének megőrzéséhez, valamint az ökológiával és az evolúcióval kapcsolatos számos tudományos kérdés megválaszolásához. A növények kémiai védekezésének értékelésére szolgáló jelenlegi technikák azonban időigényesek, és gyakorlatilag nagy mennyiségű növényi szövetet igényelnek. Az Applications in Plant Sciences legújabb számában bemutatott kutatásban Dr. Chandra Jack és kollégái új technikát dolgoztak ki a növényi kémiai védekezés értékelésére, amely kevésbé fáradságos és praktikusabb a különböző kísérleti alkalmazásokhoz.

a védelmi vegyületek mérésének hagyományos módszerei fényt használnak a levelek különböző vegyi anyagainak mérésére egy spektrofotométernek nevezett készülék segítségével. Ezek a módszerek nagy szövetmintákat igényelnek, ami azt jelenti, hogy több levelet össze kell gyűjteni, összeomló értelmes variáció. Az itt bemutatott technika mikrolemez-olvasó segítségével 10 mg-nál kisebb mintákban, vagyis a hagyományos szövetminta tömegének 2% – ában detektált aktivitást.

“az egyik legnagyobb megkötés a hagyományos spektrofotométer-alapú vizsgálatokhoz szükséges szövetmennyiség” – mondta Dr. Jack, a tanulmány vezető szerzője. “Most, mivel a kutatóknak nem kell egyetlen növény leveleit kombinálniuk, jobban meg tudják vizsgálni a lokalizált versus szisztémás válaszokat, vagy idővel figyelemmel kísérhetik az egyes növények reakcióit… Ez lehetővé teszi számunkra, hogy mérjük a populáció-szintű variációt, és elemezzük a környezet génekre gyakorolt hatását.”

“a másik korlátozás a kísérletek elvégzéséhez szükséges idő” – mondta Dr. Jack. A spektrofotometriás módszerekkel végzett vizsgálatok elvégzéséhez szükséges hatalmas mennyiségű munka és idő komoly korlátokat szab az értékelhető minták számára. Ez korlátozza a megvalósítható kísérleti terveket, következésképpen azokat a kérdéseket, amelyekre remélhetjük a választ. Ezenkívül mind a hagyományos módszerek idő -, mind szövetigénye megnehezíti a minta újrafuttatását vagy az eredmény reprodukálását. Ebben a tanulmányban a kutatók képesek voltak olyan vizsgálatokat végezni, amelyek általában csak hat óra alatt 41 órát vesznek igénybe.

a növényi kémiai védelem összetett, több vegyület előállítását foglalja magában egyszerre. Míg a hagyományos technikák külön extrakciókat igényelnek a védelmi vegyületek minden osztályának vizsgálatához, az itt bemutatott technika konszolidált előkészítő puffereket és protokollokat használ több vegyület egyszerre történő kivonására. Ez praktikussá teszi a kémiai reakciók szélesebb körének mérését, árnyaltabb és nagyobb felbontású képet nyújtva a növényvédelemről. “A növények olyan sok másodlagos metabolitot és enzimet termelnek a növényevő támadásra reagálva, hogy a növényvédelem története nem teljes, hacsak nem vizsgálunk több vegyületet” – mondta Dr. Jack.

az itt bemutatott módszer, amelyben a mintaelőkészítő puffereket konszolidálják és a mintákat egyidejűleg mikrolemezen futtatják, jelentősen csökkenti a védelmi vegyületek vizsgálatának idejét és költségét. “Számunkra szükségszerűség volt a találmány anyja” – mondta Dr. Jack. “Terveztem egy kísérletet…és nem találtam nagy áteresztőképességű vizsgálatokat, hogy elérjem, amire szükség volt.”De ennek a technikának a kifejlesztésével a szerzők megnyitották a növények védelmének kutatási lehetőségeit mások számára. A kutatók most egyszerre több védelmi vegyületet vizsgálhatnak, lokalizált és szisztémás válaszokat vizsgálhatnak, összehasonlíthatják az egyének nagyobb mintáját, és eredményeiket sokkal megvalósíthatóbbá tehetik, mint korábban.

“eredetileg ez nem egy önálló projekt volt”-mondta Dr. Jack. “Azonban, ahogy átfésültük az irodalmat, és annyi időt fektettünk a protokollba, rájöttünk, hogy ez hasznos lehet a tudományos közösség számára, és sok különböző területre hatással lehet.”