Plantevidenskabelig forskning baner vejen for en dybere forståelse af, hvordan plantens immunsystem fungerer

Forskere i laboratoriet hos Tessa Burch-Smith, Ph.D. ved Danforth Plant Science Center og University of Tennessee, Knoxville, udfører banebrydende arbejde for at opdage, hvordan planter transmitterer information, vigtige molekyler og vira mellem celler.

I en nylig undersøgelse demonstrerede de, hvordan plasmodesmata (PD) - strukturer, der forbinder naboceller i blade og andre organer - styres af aflejring af callose (en kulhydratpolymer), når planter reagerer på infektion. Deres forskning sammenlignede forskellige metoder til strengt at kvantificere calloseakkumulering omkring de mikroskopiske PD-kanaler og baner vejen for en dybere forståelse af, hvordan plantens immunsystem fungerer.

Resultaterne af deres undersøgelse blev for nylig offentliggjort i "Comparing methods for detection and quantification of plasmodesmal callose in Nicotiana benthamiana leaves," i tidsskriftet Molecular Plant-Microbe Interactions ..

Callose, en polymer lavet af glukosemolekyler, er essentiel for at regulere intercellulær handel via plasmodesmata (PD). Patogener manipulerer PD-lokaliserede proteiner for at muliggøre intercellulær trafficking ved at fjerne callose ved PD eller omvendt ved at øge calloseakkumulering ved PD for at begrænse intercellulær trafficking under infektion.

Planteforsvarshormoner som salicylsyre regulerer PD-lokaliserede proteiner for at kontrollere PD og intercellulær handel under immunforsvarsreaktioner såsom systemisk erhvervet resistens.

Måling af callose-aflejring ved PD i planter er dukket op som en populær måde at vurdere den sandsynlige handel med molekyler mellem celler under planteimmunitet. På trods af populariteten af ​​denne metrik, er der ingen standard for, hvordan disse målinger skal udføres.

Førsteforfatter Amie Sankoh, Ph.D., og hendes bachelor-kollega, Joseph Adjei, sammenlignede tre almindeligt anvendte metoder til at identificere og kvantificere PD callose ved anilinblå farvning og evalueret for at bestemme den mest effektive i bladmodellen. Både Amie og Joseph er døve og kommunikerer primært via amerikansk tegnsprog.

Deres resultater afslørede, at den mest pålidelige metode brugte anilinblåfarvning og fluorescerende mikroskopi til at måle calloseaflejring i fikseret væv. Manuelle eller semi-automatiserede arbejdsgange til billedanalyse blev også sammenlignet og viste sig at give lignende resultater, selvom den semi-automatiserede arbejdsgang gav en bredere fordeling af datapunkter.

"Vi blev overraskede over, hvor forskellige pålideligheden af ​​de forskellige metoder til at detektere callose kunne være. Vi tror, ​​at dette arbejde vil forbedre konsistensen i eksperimenter på tværs af laboratorier betydeligt," sagde Dr. Sankoh.

Denne undersøgelse var baseret på Advanced Bioimaging Laboratory ved Danforth Center. Holdet planlægger at bruge den identificerede protokol og analyse til at undersøge, hvordan callose-niveauer ved PD ændrer sig i løbet af infektion med forskellige hormoner. Sådanne undersøgelser kunne identificere vigtige tidspunkter, hvor PD kunne manipuleres for at forstyrre infektionsprocessen og forhindre plantesygdomme.

Flere oplysninger: Amie Fornah Sankoh et al., Sammenligning af metoder til påvisning og kvantificering af plasmodesmal callose i Nicotiana benthamiana-blade under forsvarsreaktioner, Molecular Plant-Microbe Interactions (2024). DOI:10.1094/MPMI-09-23-0152-SC

Journaloplysninger: Molekylære plante-mikrobe-interaktioner

Leveret af Donald Danforth Plant Science Center