1月 5日，浙江農(nóng)林大學(xué)省部共建亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈錦波教授團(tuán)隊(duì)在線(xiàn)發(fā)表題為“運(yùn)用植物pHluorins（pH敏感型熒光蛋白）活體檢測(cè)細(xì)胞器pH”的技術(shù)論文。論文刊發(fā)在《植物科學(xué)趨勢(shì)》。
“該論文系統(tǒng)分析了植物pH傳感器pHluorins的基本原理和實(shí)驗(yàn)流程，并提出了該技術(shù)在植物細(xì)胞囊泡運(yùn)輸、次生代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等交叉研究領(lǐng)域應(yīng)用的具體方法，為進(jìn)一步將該技術(shù)拓展到植物抗逆、合成生物學(xué)等多維度熱點(diǎn)研究領(lǐng)域提供了新思路?！闭撐囊蛔骷嫱ㄓ嵶髡呱蝈\波告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
真核細(xì)胞是由膜圍繞的多種細(xì)胞器構(gòu)成的區(qū)室化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。細(xì)胞膜的分隔形成相對(duì)獨(dú)立穩(wěn)定且有特定功能的細(xì)胞器，從而提高了細(xì)胞內(nèi)各種生理生化反應(yīng)的效率。植物細(xì)胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)對(duì)于細(xì)胞的生存、逆境脅迫響應(yīng)至關(guān)重要。由于當(dāng)前存在的技術(shù)障礙，對(duì)植物細(xì)胞器pH如何調(diào)控細(xì)胞的生物學(xué)功能研究仍然具有挑戰(zhàn)性。
沈錦波團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，植物優(yōu)化表達(dá)的pH傳感器pHluorins是一種無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)跟蹤特定細(xì)胞器pH的新型工具。其中，淬滅型植物 pH傳感器熒光強(qiáng)度隨著環(huán)境變酸而變?nèi)?，而比率型植?pH傳感器允許在體內(nèi)進(jìn)行精確的pH測(cè)量。植物pHluorins具有以下優(yōu)勢(shì)：首先是植物pHluorins對(duì)高還原條件、高鹽、過(guò)氧化氫等不敏感，保證了pH測(cè)定的準(zhǔn)確性，并避免了每個(gè)細(xì)胞器pH校準(zhǔn)的需要。
其次是植物pHluorins熒光響應(yīng)的線(xiàn)性范圍涵蓋植物細(xì)胞器pH值的范圍，因此它非常適合測(cè)量植物細(xì)胞器的pH變化。
再次是植物pHluorins特異性響應(yīng)熒光可以很容易地從植物組織的自發(fā)熒光中分離出來(lái)；最后，是植物pHluorins可以瞬時(shí)表達(dá)，允許在沒(méi)有基因轉(zhuǎn)化平臺(tái)的植物中進(jìn)行細(xì)胞器pH測(cè)量。
相關(guān)研究顯示，通過(guò)將特定細(xì)胞器的靶向序列融合到植物pHluorins，可以生成不同細(xì)胞器pH傳感器。與此同時(shí)，利用細(xì)胞特異的啟動(dòng)子，可以在多種細(xì)胞類(lèi)型的特定細(xì)胞器中對(duì)植物pHluorins表達(dá)進(jìn)行遺傳控制，允許觀(guān)測(cè)pH梯度的空間特異性。最終，通過(guò)計(jì)算方法以高空間和時(shí)間分辨率監(jiān)測(cè)pH動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。
該技術(shù)為細(xì)胞器pH參與細(xì)胞內(nèi)囊泡運(yùn)輸、次生代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)之間的交叉作用，以及植物逆境生物學(xué)、合成生物學(xué)等生物學(xué)機(jī)制提供技術(shù)支撐。
該論文得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省杰青項(xiàng)目等多項(xiàng)基金資助。
相關(guān)論文信息：
https://www.cell.com/trends/plant-science/fulltext/S1360-1385(22)00332-6
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/1/492310.shtm 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：2023.1.10
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