植物活性酸素種体内はアニオン性セリウム酸化物ナノ粒子の触媒の清掃
Summary
ここ生体内で、生体内および共焦点顕微鏡による植物組織のイメージング nanoceria 清掃合成と ROS (活性酸素種) のセリウム酸化物ナノ粒子 (nanoceria) の特性のプロトコルを提案します。nanoceria ROS は、共焦点顕微鏡による清掃を監視します。
Abstract
活性酸素種 (ROS) の蓄積は、非生物的ストレスに対する反応の特徴です。ROS は、低レベルでの分子のシグナル伝達と高いレベルでの分子の損傷として植物デュアル役割を果たします。重点を置かれた植物における活性酸素の蓄積は、代謝、酵素、脂質、および植物生育・収量の減少を引き起こす DNA を損傷することが。触媒生体内で活性酸素を消去するセリウム酸化物ナノ粒子 (nanoceria) の能力を理解するユニークなツールと強酸工場非生物的ストレス耐性を提供します。ここでは、合成しポリ (アクリル) 酸コーティング nanoceria (PNC) を特徴付ける、植物葉葉身浸潤によるナノ粒子をインタ フェースし、その分布と活性酸素が生体内で共焦点を使用して清掃を監視するためのプロトコルを提案します。顕微鏡検査。ROS 集積植物の操作のため現在の分子ツールはモデル種に限定され、面倒な変換方法を必要とします。体内ROS が清掃のためこのプロトコルには、広い葉とシロイヌナズナのような葉の構造を持つ野生型植物に適用される可能性があります。
Introduction
セリウム酸化物ナノ粒子 (nanoceria) は、バイオ エンジニア リング、清掃能力1,2,3異なる触媒活性酸素種 (ROS) のために基礎的研究から、生物で活躍しています。Nanoceria 清掃能力を交互に 2 つ酸化状態 (Ce3 + Ce4 +) 4,5,6表面酸素空孔の数が多いためロスがあります。Ce の3 +ダングリングボンドは、ナノスケールでの格子ひずみが酸化還元反応7をサイクリングを介してこれらの欠陥サイトの再生を促進しながら効果的に ROS を清掃します。Nanoceria はまた最近使用された勉強のと工学植物機能8,9。非生物的ストレス下の植物は、活性酸素、脂質、蛋白質および DNA10への酸化ダメージの蓄積を経験します。シロイヌナズナ植物で高い光・熱・低温応力8の下で改良された植物の光合成につながる体内ROS の nanoceria 触媒の清掃します。土壌もコムギ (Triticum aestivum)11; 増加撮影バイオマスと子実収量に適用する nanoceriananoceria で治療 (ナタネ) のカノーラ植物塩ストレス12の下でより高い植物バイオマスがあります。
Nanoceria は、バイオ エンジニア リングを提供し、植物の生物学者非生物的ストレス反応を理解し、工場の非生物的ストレス耐性を高めるナノテクノロジー ベースのツール。Nanoceria の生体内ROS 清掃機能は植物種の独立して植物組織に安易な配信モデル有機体の外の幅広いアプリケーションを有効にする可能性があります。他の遺伝子ベースのメソッドとは異なり、nanoceria では清掃能力13高い ROS の抗酸化酵素の発現と植物の行を生成する必要はありません。植物に nanoceria の葉葉身浸潤は、研究室での研究のための実用的なアプローチです。
1) 合成負荷電ポリ (アクリル) 酸 nanoceria (PNC) の評価、2) 配信とリーフ セル全体 PNC の追跡との PNC が有効な ROS 清掃の 3) の監視を記述するこのプロトコルの全体的な目標は、します。vivo。このプロトコルでは、負荷電ポリ (アクリル) 酸 nanoceria (PNC) が合成、吸収スペクトル、流体力学的直径とゼータ電位が特徴します。葉植物に PNC を提供する単純な葉葉身溶浸法について述べる。葉肉細胞内で分布をナノ粒子の生体内イメージングのため蛍光染料 (DiI) は PNC (DiI PNC) にラベルを付けるし、共焦点蛍光顕微鏡によるナノ粒子の観察に使用されました。最後に、我々 は生体内でPNC ROS は、共焦点顕微鏡による清掃を監視する方法を説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、PNC 合成、キャラクタリゼーション、蛍光色素標識、および体内ROS 清掃活動を展示する植物葉肉細胞中のナノ粒子の共焦点レーザー顕微鏡について説明します。PNC は硝酸セリウムと PAA 溶液水酸化アンモニウムの混合物から合成されます。PNC は吸収 spectrophotomery とビール アンティーク法を用いて濃度によって特徴付けられます。ゼータ電位測定は、葉緑体<sup clas…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この仕事に支えられたカリフォルニア大学、リバーサイドおよび米国農務省国立食品研究所、農学部ハッチ プロジェクト 1009710 J.P.G.この材料は、J.P.G. に許可第 1817363 の下での国立科学財団によってサポートされる作業に基づいてください。
Materials
| Cerium (III) nitrate hexahydrate | Sigma-Aldrich | 238538-100G | |
| Molecular Biology Grade Water, Corning | VWR | 45001-044 | |
| Falcon 50 mL Conical Centrifuge Tubes | VWR | 14-959-49A | |
| Poly (acrylic acid) 1,800 Mw | Sigma-Aldrich | 323667-100G | |
| Fisherbrand Digital Vortex Mixer | Fisher Scientific | 02-215-370 | |
| Fisherbrand Digital Vortex Mixer Accessory, Insert Retainer | Fisher Scientific | 02-215-391 | |
| Fisherbrand Digital Vortex Mixer Accessories: Foam Insert Set | Fisher Scientific | 02-215-395 | |
| Ammonium hydroxide solution | Sigma-Aldrich | 05002-1L | |
| PYREX Griffin Beakers, Graduated, Corning | VWR | 13912-149 | |
| RCT basic | IKA | 3810001 | |
| Eppendorf Microcentrifuge 5424 | VWR | 80094-126 | |
| Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Units | Millipore-Sigma | UFC901024 | |
| Allegra X-30 Series Benchtop Centrifuge | Beckman Coulter | B06314 | |
| UV-2600 Sptecrophotometer | Shimadzu | UV-2600 120V | |
| Whatman Anotop 10 syringe filter | Sigma-Aldrich | WHA68091102 | |
| BD Disposable Syringes with Luer-Lok Tips | Fisher Scientific | 14-829-45 | |
| Zetasizer Nano S | Malvern Panalytical | Zen 1600 | |
| 1,1′-Dioctadecyl-3,3,3′,3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate | Sigma-Aldrich | 42364-100MG | |
| Dimethyl Sulfoxide, ACS | VWR | BDH1115-1LP | |
| Sunshine Mix #1 LC1 | Green Island Distributors, Inc | 5212601.CFL080P | |
| Adaptis 1000 | Conviron | A1000 | |
| TES, >99% (titration | Sigma-Aldrich | T1375-100G | |
| Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | M8266-1KG | |
| Air-Tite All-Plastic Norm-Ject Syringe | Fisher Scientific | 14-817-25 | |
| Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Delicate Task Wipers | Fisher Scientific | 06-666A | |
| Carolina Observation Gel | Carolina | 132700 | |
| Corning microscope slides, frosted one side, one end | Sigma-Aldrich | CLS294875X25-72EA | |
| Cork Borer Sets with Handles | Fisher Scientific | S50166A | |
| Perfluorodecalin | Sigma-Aldrich | P9900-25G | |
| Micro Cover Glasses, Square, No. 1 | VWR | 48366-045 | |
| Leica Laser Scanning Confocal Microscope TCS SP5 | Leica Microsystems | TCS SP5 | |
| 2′,7′-Dichlorofluorescin diacetate | Sigma-Aldrich | D6883-250MG | |
| Dihydroethidium | Sigma-Aldrich | D7008-10MG | |
| Fisherbrand Premium Microcentrifuge Tubes: 1.5 mL | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
| Eppendorf Uvette cuvettes | Sigma-Aldrich | Z605050-80EA | |
| Chlorophyll meter | Konica Minolta | SPAD-502 |
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