根部化学物资的低级成像为植物妨碍提供了新的见识

在阳黝黑丽的根部春天溜达在公园里，很简略漠视潜在在视线中的化学植物部份。植物生物学家的物资意见差距。它们审核概况之下，成见识植物根部机关在对于生物体发育至关紧张的像为新重大零星中。好比，植物机关重大的妨碍树木根系可能缩短到果真，由于树木妨碍在土壤上方。提供

将先进的根部成像技术运用于植物根部，加州大学圣地亚哥分校以及斯坦福大学的化学钻研职员对于负责植物妨碍的根基根部化学物资有了新的意见。运用一种质谱仪，物资由加州大学圣地亚哥分校生物迷信博士后学者张涛以及助理教授Alexandra Dickinson向导的成见识一项钻研制作了一个“道路图”，该道路图形貌了关键小份子沿着玉米(玉米)植物根系的像为新干细胞扩散的位置以及它们的位置若何影响植物的成熟。钻研服从宣告在《做作通讯》杂志上。植物

“这个化学道路图提供了一种资源，妨碍迷信家可能用来追寻调节植物妨碍的新措施，”细胞以及发育生物学系的教师迪金森说。“具备更多对于根若何妨碍的信息可能有助于呵护，由于咱们思考在做作情景中呵护咱们的植物并使它们更具可不断性，特意是在农业方面。

在斯坦福大学负责碰头迷信家时期，Dickinson开始与钻研配合第一作者Sarah Noll以及Richard Zare教授相助，他们开拓了一种质谱成像零星，可辅助外科医生在肿瘤切除了手术中分说癌机关以及良性机关。

Dickinson，Zare以及Noll接管了该技术 - 称为“解吸电喷雾电离质谱成像”或者DESI-MSI - 以探测植物根部与妨碍以及能源破费无关的化学物资。他们最后专一于根尖的玉米植物，其中干细胞在植物的发育中发挥自动熏染。他们的措施搜罗切开根的中间，以取患上外部化学物资的清晰图像。

“为了辅助从生物学方面清晰植物根部，咱们需要找出哪些化学物资，”Zare说。“咱们的成像零星喷出液滴，这些液滴会击中根部的差距部份，并在该位置消消融学物资。质谱仪群集液滴飞溅，并见告咱们这些消融的化学物资是甚么。经由零星地扫描液滴目的点，咱们制作了根化学物资的空间图。

由此发生的图像被以为是最先揭示干细胞以及成熟根机关之间过渡的图像，展现了代谢物(退出植物能量发生的份子)的根基熏染。三羧酸(TCA)循环代谢物成为钻研的重点，由于它们被发现是操作根系发育的关键退出者。

进入这项钻研后，钻研职员估量化学物资的扩散相对于平均。相同，有了他们的化学道路图，他们发现TCA代谢物群集在根部的斑块中。

“我对于有多少多化学物资以颇为差距的方式泛起感应惊惶，”迪金森说。“咱们可能看到植物是分心这样做的 - 它需要特定地域的这些份子能耐个别妨碍。迪金森试验室表明，这些TCA代谢物在发育中具备可预料的影响，不光在玉米中，而且在另一种植物物种(拟南芥)中也是如斯。这可能是由于TCA代谢物是高度激进的 - 它们在所有植物以及植物中发生。

重新图像中还泛起了从前未识别的化合物。迪金森说，这些怪异化合物可能对于植物妨碍至关紧张，由于它们也在特定位置以方式分组，这表明它们在发育中起侧紧张熏染。Dickinson以及她的共事如今正在钻研这些化合物，并比力对于卑劣天气条件以及干旱等倒霉劫持具备差距水平抗逆能耐的玉米种类。新信息将辅助他们开拓新的化学以及遗传策略，以改善植物妨碍以及胁迫复原力。

“咱们正在钻研具备抗旱性的差距玉米植物，看看咱们是否已经发现了该种类特有的化学物资，而咱们在其余种类中不看到，”迪金森说。“咱们以为这可能是追寻可能增长妨碍的新化合物的一种方式，特意是在卑劣的条件下。