Robienie więcej za mniej w badaniu ochrony chemicznej roślin

rośliny nie mogą uciec, aby uniknąć zjedzenia, więc zamiast tego używają różnych środków chemicznych, aby utrzymać zwierzęta roślinożerne na dystans. Zrozumienie ochrony chemicznej roślin ma kluczowe znaczenie dla utrzymania zdrowych upraw i odpowiedzi na wiele bardziej akademickich pytań dotyczących ekologii i ewolucji. Jednak obecne techniki oceny obrony chemicznej roślin są czasochłonne i wymagają niepraktycznie dużych ilości tkanki roślinnej. W badaniach przedstawionych w ostatnim wydaniu aplikacji w naukach o roślinach, Dr Chandra Jack i współpracownicy opracowali nową technikę oceny obrony chemicznej roślin, która jest mniej pracochłonna i bardziej praktyczna w różnych zastosowaniach eksperymentalnych.

tradycyjne metody pomiaru związków obronnych wykorzystują światło do pomiaru różnych substancji chemicznych w liściach za pomocą urządzenia zwanego spektrofotometrem. Metody te wymagają dużych próbek tkanek, co oznacza, że wiele liści musi być połączone razem, zapadając znaczące zmiany. Opisana tutaj technika, przy użyciu czytnika mikropłytek, wykrywała aktywność w próbkach mniejszych niż 10 mg, czyli 2% tradycyjnej masy próbki tkanki.

„jednym z największych ograniczeń jest ilość tkanki, która jest potrzebna do tradycyjnych testów opartych na spektrofotometrze”, powiedział dr Jack, główny autor badania. „Teraz, ponieważ naukowcy nie muszą łączyć liści z jednej rośliny, mogą lepiej badać reakcje zlokalizowane w porównaniu z układowymi lub monitorować reakcję poszczególnych roślin w czasie… Pozwala nam to zmierzyć zmienność na poziomie populacji i przeanalizować wpływ środowiska na geny.”

„drugim ograniczeniem jest czas potrzebny na przeprowadzenie tych eksperymentów”, powiedział dr Jack. Ogromne ilości pracy i czasu potrzebnego do przeprowadzenia testów przy użyciu metod spektrofotometrycznych nakładają poważne ograniczenia na liczbę próbek, które można ocenić. Ogranicza to wykonalne projekty eksperymentalne, a co za tym idzie rodzaje pytań, na które można mieć nadzieję odpowiedzieć. Dodatkowo, zarówno czas, jak i zapotrzebowanie tkanek tradycyjnych metod sprawiają, że trudniej jest ponownie uruchomić próbkę lub odtworzyć wynik. W tym badaniu naukowcy byli w stanie przeprowadzić zestaw testów, które normalnie zajęłyby 41 godzin w zaledwie sześć godzin.

ochrona chemiczna roślin jest złożona, obejmująca produkcję wielu związków jednocześnie. Podczas gdy tradycyjne techniki wymagają oddzielnej ekstrakcji do oznaczania każdej klasy związków obronnych, technika przedstawiona tutaj wykorzystuje skonsolidowane bufory i protokoły przygotowania do ekstrakcji wielu związków jednocześnie. To sprawia, że praktyczne jest mierzenie szerszego zakresu reakcji chemicznych, zapewniając bardziej niuansowy i bardziej rozdzielczy obraz obrony roślin. „Rośliny wytwarzają tak wiele wtórnych metabolitów i enzymów w odpowiedzi na atak roślinożerców, że historia obrony roślin nie jest kompletna, chyba że zbadasz wiele związków”, powiedział dr Jack.

przedstawiona tutaj metoda, w której bufory do przygotowania próbek są konsolidowane i próbki są prowadzone jednocześnie na mikropłytce, znacznie skraca czas i koszty testowania związków obronnych. „Dla nas był to przypadek konieczności bycia matką wynalazku”, powiedział dr Jack. „Planowałem przeprowadzić eksperyment…i nie mogłem znaleźć testów o wysokiej przepustowości, aby osiągnąć to, co było potrzebne.”Ale rozwijając tę technikę, autorzy otworzyli możliwości dochodzenia do obrony roślin dla innych. Naukowcy mogą teraz badać wiele związków obronnych jednocześnie, przyglądać się odpowiedziom lokalnym i systemowym, porównywać większą próbkę osób i replikować ich wyniki znacznie bardziej realistycznie niż wcześniej.

„Jednak, gdy przeczesywaliśmy literaturę i poświęcaliśmy tyle czasu na protokół, zdaliśmy sobie sprawę, że byłoby to przydatne dla społeczności naukowej i może mieć wpływ na wiele różnych dziedzin.”