Meer doen met minder in de studie van de chemische verdediging

Planten kunnen niet weglopen te voorkomen gegeten, dus in plaats daarvan maken zij gebruik van een verscheidenheid van chemische afweer te houden herbivoren op de baai. Inzicht in de chemische afweer van planten is cruciaal voor het gezond houden van gewassen, en voor het beantwoorden van een verscheidenheid aan meer academische vragen over ecologie en evolutie. De huidige technieken voor het beoordelen van de chemische afweer van planten zijn echter tijdrovend en vereisen onpraktisch grote hoeveelheden plantenweefsel. In onderzoek gepresenteerd in een recent nummer van toepassingen in de Plantenwetenschappen, Dr.Chandra Jack en collega ‘ s bedacht een nieuwe techniek voor het beoordelen van planten chemische afweer die minder arbeidsintensief en meer praktisch voor een verscheidenheid van experimentele toepassingen.

traditionele methoden voor het meten van afweersamenstellingen gebruiken licht om verschillende chemicaliën in bladeren te meten met behulp van een apparaat genaamd een spectrofotometer. Deze methodes vereisen grote weefselsteekproeven, wat betekent dat de veelvoudige bladeren samen moeten worden gepoold, die betekenisvolle variatie in elkaar storten. De hier gerapporteerde techniek, met behulp van een microplaatlezer, ontdekte activiteit in monsters kleiner dan 10 mg, of 2% van het traditionele gewicht van het weefselmonster.

” een van de grootste beperkingen is de hoeveelheid weefsel die nodig is voor traditionele spectrofotometeranalyses,” zei Dr.Jack, de hoofdauteur van de studie. “Nu, omdat onderzoekers bladeren van een enkele plant niet hoeven te combineren, kunnen ze beter gelokaliseerde versus systemische reacties verkennen, of individuele reactie van de plant in de loop van de tijd monitoren… Het stelt ons in staat om variatie op populatieniveau te meten en de invloed van omgeving op genen te ontleden.”

” de andere beperking is de tijd die nodig is om deze experimenten uit te voeren, ” zei Dr.Jack. De reusachtige die hoeveelheden arbeid en tijd worden vereist om analyses uit te voeren gebruikend spectrofotometrische methodes zetten ernstige beperkingen op het aantal steekproeven die kunnen worden beoordeeld. Dit beperkt haalbare experimentele ontwerpen, en dus de soorten vragen die men kan hopen te beantwoorden. Bovendien maken zowel de tijd als de weefselvereisten van traditionele methoden het moeilijker om een steekproef opnieuw in werking te stellen of een resultaat te reproduceren. In deze studie, konden de onderzoekers een reeks analyses uitvoeren die normaal 41 uren in slechts zes uren zouden vergen.

plantaardige chemische afweer is complex, waarbij meerdere verbindingen tegelijk worden geproduceerd. Terwijl de traditionele technieken afzonderlijke extracties vereisen om elke klasse van defensiesamenstellingen te analyseren, gebruikt de hier gepresenteerde techniek geconsolideerde voorbereidingsbuffers en protocollen om veelvoudige samenstellingen tegelijk te extraheren. Dit maakt het praktisch om een bredere waaier van chemische reacties te meten, die een genuanceerder en hoger-resolutiebeeld van installatiedefensie verstrekken. “Planten produceren zo veel secundaire metabolieten en enzymen in reactie op herbivoor aanval, dat het verhaal van de plantenafweer is niet compleet, tenzij je assay meerdere verbindingen,” zei Dr.Jack.

de hier gepresenteerde methode, waarbij monstervoorbereidingsbuffers worden samengevoegd en monsters gelijktijdig op een microplaat worden uitgevoerd, vermindert de tijd en kosten van het testen van afweerverbindingen aanzienlijk. “Voor ons was het een geval van noodzaak om de moeder van de uitvinding,” zei Dr. Jack. “Ik was van plan een experiment op te zetten…en kon geen high-throughput assays vinden om te bereiken wat nodig was.”Maar bij het ontwikkelen van deze techniek, de auteurs opende wegen van onderzoek naar planten verdediging voor anderen. De onderzoekers kunnen nu meerdere defensiesamenstellingen tegelijk onderzoeken, gelokaliseerde en systemische reacties bekijken, een grotere steekproef van individuen vergelijken, en hun bevindingen veel gemakkelijker dan voorheen repliceren.

” oorspronkelijk was dit niet van plan om een stand-alone project te zijn, ” zei Dr.Jack. “Maar toen we de literatuur doorzochten en zoveel tijd investeerden in het protocol, realiseerden we ons dat dit nuttig zou zijn voor de wetenschappelijke gemeenschap en zo veel verschillende gebieden zou kunnen beïnvloeden.”