根的化学路线图获得突破性的图像

在一个阳光明媚的春天漫步公园,很容易忽略了隐藏的植物部分。植物生物学家对此有不同的看法。他们看起来表面下植物根系组织在复杂的系统,对生物体的发展至关重要。复杂组织树根系,例如,可以跨到地下的树生长在土壤里去的。

一个先进的成像技术应用于植物根部,加州大学圣地亚哥分校的研究人员和斯坦福大学已经开发出一种新的理解的基本根负责植物生长的化学物质。使用类型的质谱仪,由加州大学圣地亚哥分校的一项研究生物科学博士后学者道张和助理教授亚历山德拉•迪金森产生一个“路线图”,配置文件,关键的小分子分布在干细胞的玉米(玉米)植物根系和他们的位置因素到植物的成熟。这项研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

“这种化学物质路线图提供了一个资源,科学家可以用来找到调节植物生长的新方法,”Dickinson说,教员的细胞和发育生物学。“有更多的信息关于根生长可能是有用的在保护我们想保护我们的植物在自然环境中,让它们更加可持续,特别是农业。”

斯坦福大学作为客座科学家工作时,迪金森开始合作研究co-first作者莎拉·诺尔和教授理查德•Zare谁开发了一个质谱成像系统,帮助外科医生区分恶性和良性组织在tumor-removal操作。

迪金森Zare和诺尔适应技术“解吸附电喷雾离子化质谱影像”或DESI-MSI-to探针植物根系所涉及的化学物质增长和能源生产。他们最初专注于玉米植株根技巧,在干细胞在工厂的发展发挥积极作用。他们的方法包括切断根的中心得到一个清晰的图像里面的化学物质。

”来帮助理解植物根系的生物学方面,我们需要找出哪些化学物质存在,“Zare说,玛格丽特的布莱克威尔伯教授自然科学,化学教授在斯坦福大学人文科学学院。“我们的成像系统喷雾液滴,罢工根和溶解的化学物质的不同部分在这个位置。质谱仪收集液滴飞溅和告诉我们这些溶解的化学物质是什么。我们通过系统扫描滴目标点空间映射的根的化学物质。”

由此产生的图像,认为是一些第一次揭示干细胞之间的过渡和成熟的根组织,显示的基本作用metabolites-molecules参与工厂的能源生产。三羧酸(TCA)循环代谢产物成为研究的焦点,因为他们被发现是一个关键球员在控制根的发展。

进入研究中,研究者预期相对均匀分布的化学物质。相反,与化学的路线图,他们发现柠檬酸代谢产物都聚集在整个根补丁。

“我很惊讶有多少化学物质出现在真正独特的模式,”Dickinson说。“我们可以看到工厂这样做目的是需要这些分子在特定区域进行生长。“迪金森实验室表明这些柠檬酸代谢产物在发展预测的影响,不仅在玉米,但在另一个植物物种(拟南芥)。这可能是因为柠檬酸代谢产物是高度conserved-they在所有的植物和动物。

也从新的图像是未知化合物。迪金森说,神秘的化合物可能是植物生长的关键,因为他们也被分组在特定位置模式,提出在开发中的重要角色。迪金森和她的同事正在调查这些化合物和比较的玉米品种不同级别的压力电阻不良等严重的气候条件和干旱的威胁。新的信息将帮助他们发展新颖的化学和遗传策略改善植物生长和压力的弹性。

“我们看不同的玉米植株抗旱,看看我们已经发现的化学物质不同,我们还没有看到在其他品种,”Dickinson说。“我们认为可能有一种方法来发现新的化合物能促进经济增长,尤其是在恶劣的条件。”

参考:张T,诺尔,彭JT, et al。化学成像揭示了不同功能的三羧酸代谢物在根系生长和发展。Nat Commun。2023;14 (1):2567。doi:10.1038 / s41467 - 023 - 38150 - z

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。