PlantScreen SC應用案例：發現擬南芥新型促衰老調節因子

      一氧化氮（NO）是參與生物體信號傳導的自由基氣體分子，因在高等植物中廣泛參與發育和脅迫響應而被熟知。早在20世紀90年代，人們就發現NO是植物衰老的重要調節因子。例如在果實成熟和花衰老過程中內源性NO會降低，而外源性NO則能夠延緩衰老(Leshem et al., 1998)。

      傳遞NO信號至生物功能的過程包括和目標蛋白特定殘基的反應，而目標蛋白會經歷NO依賴的翻譯后修飾（PTMs），如常見的絡氨酸（Tyr）硝化。硝化通常指向有機化合物分子中引入硝基(-NO2)的過程。過氧亞硝基（ONOO^-）、二氧化氮（NO2）等NO相關分子便能夠參與硝化反應——無論在生物體生理狀態，抑或是脅迫狀態下。
 
      近期，波蘭波茲南密茨凱維奇大學（Adam Mickiewicz University）的研究人員通過開展擬南芥暗誘導葉片衰老（DILS）模型實驗，發現過氧亞硝基（ONOO^-）在此過程中會發生瞬態波動，因此可作為新的促衰老調節因子。并且ONOO^-能夠微調氧化還原環境，實現蛋白質和核酸水平的選擇性硝化(Arasimowicz-Jelonek et al., 2022)。

      在此項研究中，高通量表型系統PlantScreen SC用來量化植物脅迫的動態——系統能夠通過RGB形態、葉片色素成像及葉綠素熒光成像，從早期至晚期對植物的脅迫癥狀進行無損評估。 該系統具備以下功能：       研究人員將生長26天的野生型擬南芥的第7片蓮座葉用鋁箔輕輕遮住，開始進行暗誘導葉片衰老（DILS），其余葉片則處于正常的光暗循環下。每天將對照組（無暗誘導植株）和處理組樣品放入PlantScreen SC系統進行表型數據的測定，持續9天。

      結果表明：暗誘導的衰老過程既表現在葉片綠度的變化，也表現在光合表現的變化（兩者分別PlantScreen SC系統的RGB顏色分析和PAM葉綠素熒光成像功能進行檢測評估）。在DILS過程中，暗誘導葉片中的NO含量逐漸降低；ONOO^-則在第3天時劇增，隨后急速下降，表現出瞬態波動。暗誘導葉片在DILS第3天光合效率顯著下降，第4天（ONOO^-劇增后）出現萎黃病癥。并且，處理組擬南芥生長速率（基于排除暗誘導葉片后的植株蓮座面積）從第4天后顯著降低，因暗處理脅迫使植株縮小30%。綜上，以上變化表明了時間依賴性的ONOO^-生物有效性的促衰老歸宿。       高通量表型系統PlantScreen SC將植物傳送系統和成像分析系統安裝于一體式緊湊機箱內。使用者只需把植物樣品放在載樣區，系統便會將其自動傳送至成像單元進行成像采集，之后自動傳出；并且系統分析軟件會自動給出測量分析結果。平臺有腳輪可以移動，方便大型溫室內不同區域間移動使用，極大地提高了載樣方便性和使用效率。因此高通量表型系統PlantScreen SC是實驗室和溫室植物表型分析的理想平臺，自面世以來在世界范圍有著極高的裝機量和出場率。  
參考文獻

• Leshem, Y. Y., Wills, R. B. H., & Ku, V. V.-V. (1998). Evidence for the function of the free radical gas—Nitric oxide (NO•)—As an endogenous maturation and senescence regulating factor in higher plants. Plant Physiology and Biochemistry, 36(11), 825–833.
• Corpas, F. J., & Palma, J. M. (2020). Assessing Nitric Oxide (NO) in Higher Plants: An Outline. Nitrogen, 1(1), Article 1.
• Arasimowicz-Jelonek, M., Jagodzik, P., Płóciennik, A., Sobieszczuk-Nowicka, E., Mattoo, A., Polcyn, W., & Floryszak-Wieczorek, J. (2022). Dynamics of nitration during dark-induced leaf senescence in Arabidopsis reveals proteins modified by tryptophan nitration. Journal of Experimental Botany, erac341.

 
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