植物中叶绿素荧光成像检测方案(植物荧光成像)

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北京易科泰生态技术有限公司EcoTech@ Science And Technology Ltd.EcoTech易科泰生态技术 FluorCam 叶绿素荧光成像技术应用于突变体研究 叶绿素荧光是植物光合生理检测的重要探针，基于叶绿素荧光测量的FluorCam 叶绿素荧光成像技术经过数十年的发展，在植物与藻类研究中应用广泛，已然成为光合生理、育种、环境控制研究、农业生产等众多研究方向公认的有效工具。本次摘选4篇易科泰FluorCam 叶绿素荧光成像系统在不同植物基因突变体研究方面的文献分享。。(参考文献附在文末) 1.乙烯不敏感突变提高了拟南芥植物对 NO2 的耐受性 通过分析乙烯不敏感突变体 ein2-1 和野生型WT 的生理生化表现，探讨植物乙烯敏感性与NO2耐受性之间的关系及其机制。该研究中，对培养的 ein2-1 和WT拟南芥进行 8h NO2熏蒸处理，然后对植物进行基因表达、生理生化指标等分析。其中，利用 FluorCam 对光合生理指标进行了检测，分析突变体和野生型对 NO2 的光合性能响应的差异。数据表明，与ein2-1 相比， NO2 暴露对 WT的光合作用损害更严重。 ein2-1 和 WT植株叶绿素荧光成像图及荧光参数值 2. HK5 和 HK6细胞分裂素受体介导水稻的多种发育途径 细胞分裂素参与调节几乎所有的植物生长发育过程，通过改造细胞分裂素受体相关基因，提高作物物种产量和品质，是一种具有前景的改善作物的方法。对由 CRISPR/Cas9 基因编辑获得的细胞分裂素组氨酸激酶基因(HK) 突变体(hk5、hk6、hk5 hk6) 进行叶绿素荧光、根系、细胞、农艺性状、基因表达等分析，研究其对细胞分裂素反应。 其中通过 FluorCam 叶绿素荧光成像获得的RFd(荧光衰减率)结果表明，细胞分裂素的应用显著阻断了野生型(WT)叶片转移到黑暗中培养3天后所观察到的 RFd 的减少。hk5和 hk6单突变体对细胞分裂素的响应不明显。在没有外源细胞分裂素的情况下，与，与WT相比，双突变体 hk5hk63 天后 RFd 显著下降，对外源细胞分裂素的反应也显著减弱。 北京市海淀区高里掌路翠湖云心3号院6号楼1单元101B，邮编：100195 Http：//www.eco-tech.com.cn 野生型与突变体叶绿素荧光成像结果：左，处理第3天RFd 叶绿素荧光成像图；右，处理第0，1，3天RFd数值变化 3.脱落酸、ABI5 和 PPC2参与了植物对低 CO2的适应 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)在 C4 植物的光合二氧化碳固定过程中起着关键作用。然而，PEPCs 在 C3植物中的功能特征并不明确，特别是在与低大气二氧化碳水平相关方面。在拟南芥中编码 PEPC 的4个基因中， PPC2被认为是叶片的主要 PEPC 基因。 将通过转基因获得的 ppc 突变体，进行低CO2处理，并进行生理生化、基因表达等指标分析，以筛选关键基因，及研究其主要功能。其中 FluorCam 叶绿素荧光成像对前期筛选出 ppc2 突变体与野生型对照 WT分析，结果表明，在环境 CO2 浓度下，ppc2 与 WT 的Fv/Fm无明显差异。而在低 CO2条件下 ppc2 突变体生长停滞，同时 Fv/Fm 显著降低。 ppc2 突变体与 WT不同 CO2 浓度处理下的 Fv/Fm 成像结果 本文其他实验证明，添加外援 ABA 提高了低 CO2下植物的性能。ABI3、ABI4、ABI5 ( 北京市海淀区高里掌路翠湖云心3号院6号楼1单元101B，邮编：100195 ) 基因是 ABA 对种子萌发及萌发后的调控作用的必需的转录因子，为了证明其在低 CO2条件下的功能，对 abi5 突变体和 Ws 进行处理对比。结果表明， abi5 突变导致了低 CO2 条件下幼苗的光合效率的降低。 C abi5 突变体与 Ws 不同 CO2 浓度处理下的 Fv/Fm 成像结果本文还研究了干旱处理下， ppc2 的光合生理变化，规律与低 CO2处理表现一致。 ppc2突变体与 WT 干旱处理下的 Fv/Fm 成像结果 4. CIPK23 基因可缓解拟南芥中由高NH4+/K+比率引起的毒性 NH4+对植物叶片的毒性主要是由 NH4+与K+的高比例(NH4+/K+≥10：1)引起的，而不是由离子的绝对浓度。文章中为了证实 CIPK23 基因在减轻 NH4+毒性所起的作用，通过叶绿素荧光成像测量等手段，对不同 NH4+/K+比值浓度条件下， CIPK23突变体与野生型 Col-0生理响应差异。在低 NH4+/K+比值条件下，两种植物材料之间的叶绿素荧光参数没有显著差异。在高NH4+/K+比值条件下， Col-0 的 NPQ 和Rfd 值显著高于 cipk23 突变体。NPQ是 北京市海淀区高里掌路翠湖云心3号院6号楼1单元101B，邮编：100195 Http：//www.eco-tech.com.cn 光照条件下 PSII 系统过度光和散热的指标， Rfd可以反映植物对胁迫的耐受性。测定结果表明， CIPK23 可以通过避免光诱导的损伤来提高植物对高 nh4+/K+比值的耐受性。 两种植物材料的叶绿素荧光成像及 RGB图像、荧光参数值 ( 参考文献： ) ( [1] Chuan L iua， Lin-Lin Lib， Guang-Zhe Li， e t al. Ethylene insensitive mutation improves Arabidopsis planttolerance to NO 2 exposure[J]. Ecotoxicology and Environmental Safe t y， 189. ) ( [2] Burr C A， Sun J， Yamburenko MV， et al. The HK5 an d HK 6 cyt o kinin receptors mediate diversedevelopmental pathways in rice[J ] . Development，2020，147(20)：dev191734. ) ( [3] Lei Y， Jumei Z， Long L， et al. Involvement of abscisic acid， ABI5， and PPC2 in p lant acclimation to lowCo2[J]. Journal o f Experimental Botany(14)：14. ) ( [4] Shi S， Xu F， Ge Y ， et al.NH4+ Toxicity， Which Is Mainly Determined by the High NH4+/K+ Ra t io， IsAlleviated b y C IPK23 in Arabidopsis[J]. Plants， 2020，9(4)：501. ) Tel.： + Fax： + Email： sales@eco-tech.com.cn info@eco-tech.com.cn Http：//www.eco-tech.com.cninfo@eco-tech.com.cnTel.：+ Fax： + Email： sales@eco-tech.com.cn 叶绿素荧光是植物光合生理检测的重要探针，基于叶绿素荧光测量的FluorCam叶绿素荧光成像技术经过数十年的发展，在植物与藻类研究中应用广泛，已然成为光合生理、育种、环境控制研究、农业生产等众多研究方向公认的有效工具。本次摘选4篇易科泰FluorCam叶绿素荧光成像系统在不同植物基因突变体研究方面的文献分享。（参考文献附在文末）1.乙烯不敏感突变提高了拟南芥植物对NO2的耐受性通过分析乙烯不敏感突变体ein2-1和野生型WT的生理生化表现，探讨植物乙烯敏感性与NO2耐受性之间的关系及其机制。该研究中，对培养的ein2-1和WT拟南芥进行8h NO2熏蒸处理，然后对植物进行基因表达、生理生化指标等分析。其中，利用FluorCam对光合生理指标进行了检测，分析突变体和野生型对NO2的光合性能响应的差异。数据表明，与ein2-1相比，NO2暴露对WT的光合作用损害更严重。2.HK5和HK6细胞分裂素受体介导水稻的多种发育途径细胞分裂素参与调节几乎所有的植物生长发育过程，通过改造细胞分裂素受体相关基因，提高作物物种产量和品质，是一种具有前景的改善作物的方法。对由CRISPR/Cas9基因编辑获得的细胞分裂素组氨酸激酶基因（HK）突变体（hk5、hk6、hk5 hk6）进行叶绿素荧光、根系、细胞、农艺性状、基因表达等分析，研究其对细胞分裂素反应。其中通过FluorCam叶绿素荧光成像获得的RFd（荧光衰减率）结果表明，细胞分裂素的应用显著阻断了野生型(WT)叶片转移到黑暗中培养3天后所观察到的RFd的减少。hk5和hk6单突变体对细胞分裂素的响应不明显。在没有外源细胞分裂素的情况下，与WT相比，双突变体hk5hk63天后RFd显著下降，对外源细胞分裂素的反应也显著减弱。3.脱落酸、ABI5和PPC2参与了植物对低CO2的适应磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)在C4植物的光合二氧化碳固定过程中起着关键作用。然而，PEPCs在C3植物中的功能特征并不明确，特别是在与低大气二氧化碳水平相关方面。在拟南芥中编码PEPC的4个基因中，PPC2被认为是叶片的主要PEPC基因。将通过转基因获得的ppc突变体，进行低CO2处理，并进行生理生化、基因表达等指标分析，以筛选关键基因，及研究其主要功能。其中FluorCam叶绿素荧光成像对前期筛选出ppc2突变体与野生型对照WT分析，结果表明，在环境CO2浓度下，ppc2与WT的Fv/Fm无明显差异。而在低CO2条件下ppc2突变体生长停滞，同时Fv/Fm显著降低。本文其他实验证明，添加外援ABA提高了低CO2下植物的性能。ABI3、ABI4、ABI5基因是ABA对种子萌发及萌发后的调控作用的必需的转录因子，为了证明其在低CO2条件下的功能，对abi5突变体和Ws进行处理对比。结果表明，abi5突变导致了低CO2条件下幼苗的光合效率的降低。本文还研究了干旱处理下，ppc2的光合生理变化，规律与低CO2处理表现一致。4.CIPK23基因可缓解拟南芥中由高NH4+/K+比率引起的毒性NH4+对植物叶片的毒性主要是由NH4+与K+的高比例(NH4+/K+≥10：1)引起的，而不是由离子的绝对浓度。文章中为了证实CIPK23基因在减轻NH4+毒性所起的作用，通过叶绿素荧光成像测量等手段，对不同NH4+/K+比值浓度条件下，CIPK23突变体与野生型Col-0生理响应差异。在低NH4+/K+比值条件下，两种植物材料之间的叶绿素荧光参数没有显著差异。在高NH4+/K+比值条件下，Col-0的NPQ和Rfd值显著高于cipk23突变体。NPQ是光照条件下PSII系统过度光和散热的指标，Rfd可以反映植物对胁迫的耐受性。测定结果表明，CIPK23可以通过避免光诱导的损伤来提高植物对高nh4+/K+比值的耐受性。参考文献：[1] Chuan Liua, Lin-Lin Lib, Guang-Zhe Li , et al. Ethylene insensitive mutation improves Arabidopsis plant tolerance to NO 2 exposure[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 189.[2] Burr C A, Sun J, Yamburenko M V , et al. The HK5 and HK6 cytokinin receptors mediate diverse developmental pathways in rice[J]. Development, 2020, 147(20):dev191734.[3] Lei Y, Jumei Z, Long L , et al. Involvement of abscisic acid, ABI5, and PPC2 in plant acclimation to low CO2[J]. Journal of Experimental Botany(14):14.[4] Shi S, Xu F, Ge Y , et al. NH4+ Toxicity, Which Is Mainly Determined by the High NH4+/K+ Ratio, Is Alleviated by CIPK23 in Arabidopsis[J]. Plants, 2020, 9(4):501.