《英国剑桥大学开发新工具Highlighter与植物“对话”前景可期》

  • 来源专题:农业生物安全
  • 编译者: 李周晶
  • 发布时间:2023-11-22
  • 英国剑桥大学塞恩斯伯里实验室(Sainsbury Laboratory

    Cambridge University,SLCU)的科学家希望利用基于光的信息与植物“对话”。早期对本生烟草(Nicotiana benthamiana)的实验表明,利用光作为刺激剂(信使)可以激活植物的自然防御机制(免疫反应)。Jones博士的研究团队利用光作为信使开发工具,将光敏蛋白质引入研究人员想要控制的细胞中,开发Highlighter使植物能够与人类交流。研究成果于2023年9月21日在线发表在《PLOS Biology》期刊上。

    光遗传学一直难以应用于植物,这是因为植物已经含有大量的光感受器,需要宽光谱的光才能生长。Jones博士研究发现,可以在正常园艺光照条件下应用而不影响内源植物生理和发育的光遗传学基因表达开关。SLCU团队前期研究设计了新工具Highlighter,揭示关键植物激素的动态。这些生物传感器可以揭示植物对环境压力的反应——植物与人类“对话”。使用微创光信号进行激活和失活,并且不受生长室中明暗循环的影响。通过调节宽带可见光(白色)的光谱组成来证明光遗传学对植物免疫和色素产生的控制。Highlighter是植物光遗传学的进步,也是一种高分辨率基因诱导技术,它将推进基础植物生物学,并为作物改良提供新的机会。

  • 原文来源:https://www.futurefarming.com/smart-farming/researchers-want-to-talk-to-plants-with-new-tool/
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    • 一支来自剑桥大学塞恩斯伯里实验室的研究团队,在生长于阿尔卑斯山脉的植物中发现了一种稀有矿物——球文石。球文石(碳酸钙多种存在形式之一,具有多态性)作为工业和医疗应用的新材料具有广阔的发展前景。这是人们首次在植物中发现球文石。 球文石的发现是由塞恩斯伯里实验室和剑桥大学植物园共同合作完成的。这是一个研究项目当中的一部分。该项目利用新的显微镜技术(包括拉曼光谱技术)来探测花园中植物的内部运行机制。 Raymond Wightman博士是塞恩斯伯里实验室核心设备负责人。实验室拥有一台雷尼绍公司生产的inVia™拉曼显微镜。该显微镜可用于研究植物开发和植物细胞生物学的各个方面。他说:“该项工作只是许多项目中的一小部分。这些项目均是着眼于研究植物的内部运行机制。我们可以利用inVia拉曼显微镜识别或绘制分子。” 该显微镜设备由普通光学显微镜、共聚焦显微镜和电子显微镜组成。Wightman博士说:“我们的低温扫描电子显微镜(cryoSEM)允许我们可以实现快速冷冻样品并在真空中持续保持低温。这能够帮助我们观察细胞和植物组织在其‘原生’完全水化状态下的细节。inVia拉曼显微镜具有独特的能力,使我们能够探索植物组织、细胞甚至亚细胞室的生物化学。另外,它也有利于实时成像有:我们可以把新鲜的样品放在显微镜下,数秒内就能得到光谱。当inVia拉曼显微镜安装完成后,有助于我们探索未知的领域。凭借该设施的高端共聚焦和电子显微镜,inVia显微镜为我们提供了关于动力学和超微结构特征更为新颖的信息。 雷尼绍inVia与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)集成,可进行相关的拉曼光谱和荧光测量。Wightman博士还在研究相关的FLIM-共聚焦-拉曼显微镜,以观察蛋白质间的相互作用以及3D细胞组织和分子种类的分布。 这个花园收集了欧洲的虎耳草属植物品种。人们发现球文石具有保护作用,它是高山植物叶子中银白色外壳的主要成分。Wightman博士说:“在这种情况下,inVia显微镜不仅能识别出与碳酸钙相对应的特征是形成地壳,而且还能区分方解石和球文石的形态。当它通过混合物的形式存在时,仍然会附着在叶子表面。” 这一发现更令人兴奋,因为在地球上很少发现自然状态下的球文石。这是首次发现它大量存在于植物体内。 塞恩斯伯里实验室和剑桥大学植物园的研究成果揭示了对叶片解剖学和生物化学的独特见解,并展示了虎耳草属植物提供新型生物材料的潜力。
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