애기장대 탈에티올화의 초기 단계 동안 엽록소 생합성 역학 측정을 위한 비침습적 분석

Veronika Balakhonova; Nadiia Pushkarova; Jan Skalak; Tereza Dobisova; Zuzana Benedikty; Klara Panzarova; Martin Trtilek; Jan Hejátko

doi:10.3791/66087

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방법 논문

애기장대 탈에티올화의 초기 단계 동안 엽록소 생합성 역학 측정을 위한 비침습적 분석

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DOI:

10.3791/66087

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2024년 1월 12일

Veronika Balakhonova^*¹^,² , Nadiia Pushkarova^*¹^,³ , Jan Skalak¹^,² , Tereza Dobisova¹^,²^,⁴ , Zuzana Benedikty⁵ , Klara Panzarova⁵ , Martin Trtilek⁵ , Jan Hejátko¹^,²

¹CEITEC - Central European Institute of Technology, Masaryk University, ²National Centre for Biomolecular Research, Faculty of Science, Masaryk University, ³Institute of Food Biotechnology and Genomics, National Academy of Sciences of Ukraine, ⁴Labdeers s.r.o, ⁵Photon Systems Instruments, Prumyslova

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

여기에서는 애기장대 묘목 탈에티올화의 초기 단계에서 엽록소 생합성 모니터링을 위해 설계된 고급 도구에 대해 설명합니다. 이 새로운 방법론은 높은 공간 및 시간 분해능에서 비침습적 실시간 엽록소 형광 이미징을 제공합니다.

초록

엽록소 생합성은 식물 수명 주기에서 가장 극적인 단계 중 하나인 탈에티올화의 특징입니다. 엽록소 생합성의 엄격하게 제어되고 매우 역동적인 과정은 현화 식물에서 어둠에서 빛으로 이동하는 동안 촉발됩니다. 에티올화된 묘목이 햇빛의 첫 번째 흔적에 노출되는 순간, 프로토클로로필라이드가 클로로필라이드로 빠르게(초 순서로) 전환되는 것은 독특한 빛을 받아들이는 단백질 복합체에 의해 매개되어 후속 대사 단계를 통해 완전한 기능의 엽록소 생산으로 이어집니다. 엽록소 함량 분석을 위한 표준 기법에는 분리된 식물 조직에서 색소를 추출하는 것이 포함되는데, 이는 이러한 빠른 과정을 연구하는 데 적용되지 않습니다. 빛에 의한 탈에티올레이션 후 처음 몇 시간 동안 높은 정확도와 시공간 분해능으로 in vivo 엽 록소 역학을 조사하기 위해 기기와 프로토콜이 개발되었습니다. 여기에서는 애기장대 탈에티올화의 초기 단계에서 엽록소의 통계적으로 강력한 정량화를 위해 고안된 자세한 절차를 제시합니다.

서론

탈에티올레이션(de-etiolation)은 식물 생애 주기에서 가장 극적인 단계를 나타내며, 식물 대사의 여러 형태학적 변화와 완전한 재배열(이질영양에서 자가수로)^을 특징으로 합니다1. 엽록소 생합성은 식물에서 빛에 의한 탈에티올화의 특징이며 매우 역동적인 과정입니다. 어둡게 생성된 전구체 프로토클로로필라이드(protochlorophyllide)로부터의 엽록소 형성은 반응성 부산물로 인한 손상을 피하기 위해 긴밀하게 조정되어야 한다². 클로로필라이드로의 프로토클로로필라이드 환원은 빛에 의해 직접 활성화되는 독특한 효소인 광 의존성 프로토클로로필라이드 산화환원효소(POR)에 의해 촉매됩니다. 반응은 매우 빠르며, ms 내지 s³ 의 순서로 일어나며, 에티올화 묘목 조사 ^4,5,6 후 몇 분 이내에 인식 가능한 엽록소 축적을 유도한다. 엽록체 생물 발생이 완전한 기능을 하는 광합성 장치를 확립하기 위해서는 더 많은 시간(몇 시간에서 며칠)이 필요하다³.

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