植物細(xì)胞無機(jī)磷可視化高效檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破！
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】磷是植物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素。植物根系主要吸收無機(jī)正磷酸鹽，其也是植物體內(nèi)磷循環(huán)利用的最主要形態(tài)。當(dāng)磷素充足時(shí)，植物體內(nèi)無機(jī)磷含量能占到總磷的80%左右。
因此，明確植物無機(jī)磷的細(xì)胞分布模式是研究植物磷素高效利用調(diào)控機(jī)制的關(guān)鍵。然而，目前對植物組織細(xì)胞間無機(jī)磷的分布和儲(chǔ)存模式仍不清楚，主要原因是缺乏高效的植物細(xì)胞無機(jī)磷可視化檢測技術(shù)。
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種快速比色Pi成像方法，即無機(jī)正磷酸鹽染色法(IOSA)，可以高分辨率半定量成像細(xì)胞內(nèi)Pi。
研究團(tuán)隊(duì)使用IOSA揭示了水稻和擬南芥兩種模式植物中Pi饑餓或改變Pi穩(wěn)態(tài)的突變引起的細(xì)胞Pi分布變化，并發(fā)現(xiàn)木質(zhì)部薄壁細(xì)胞和基部節(jié)篩管元件細(xì)胞在水稻的Pi穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還使用IOSA篩選了細(xì)胞Pi穩(wěn)態(tài)發(fā)生改變的突變體。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一種新的細(xì)胞Pi分布調(diào)節(jié)因子HPA1/PHO1;1，它特異性表達(dá)在伴侶細(xì)胞和木質(zhì)部薄壁細(xì)胞中，調(diào)節(jié)水稻韌皮部Pi從葉尖到葉基的轉(zhuǎn)運(yùn)。綜上所述，IOSA提供了一種強(qiáng)大的方法來可視化細(xì)胞內(nèi)的Pi分布，并促進(jìn)了從細(xì)胞到整個(gè)植物的Pi信號傳導(dǎo)和穩(wěn)態(tài)分析。
研究團(tuán)隊(duì)建立的這種植物細(xì)胞無機(jī)磷可視化高效檢測技術(shù)與現(xiàn)有檢測技術(shù)相比，該技術(shù)具有費(fèi)用低、耗時(shí)短、操作簡單、不受植物種類及組織部位限制等諸多優(yōu)勢。
利用該技術(shù)，研究人員明確了水稻和擬南芥組織細(xì)胞無機(jī)磷主要的分布模式；發(fā)現(xiàn)了已知磷素核心調(diào)控因子的新功能，并篩選克隆到了新的水稻葉片細(xì)胞磷再利用調(diào)控因子。該研究為磷養(yǎng)分分子調(diào)控機(jī)制研究提供了技術(shù)支撐，也為作物磷高效遺傳改良提供了新基因資源。
(資料來源：中國科學(xué)報(bào))
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