A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يمكن قياس الاسموزي معامل نفاذية المياه (P و) من خلايا تساعد على فهم الآليات التنظيمية من aquaporins (AQPs). P و في تقرير كروية protoplasts الخلية النباتية المعروضة هنا ينطوي protoplasts العزلة والتحليل العددي من معدل الأولي للحجم التغيير نتيجة تحديا الاسموزي أثناء مستمر نضح حمام.
دراسة آليات التنظيم AQP أمر حاسم لفهم العلاقات المائية في كل من الخلوية والمستويات مصنع كامل. المقدمة هنا هو طريقة بسيطة وفعالة جدا لتحديد ناضح معامل نفاذية المياه (P و) في protoplasts النبات، المعمول بها في المبدأ أيضا على خلايا كروية أخرى مثل الضفدع البويضات. الخطوة الأولى للمقايسة هي عزل protoplasts من الأنسجة النباتية من الاهتمام من قبل الهضم الأنزيمي في غرفة مع محلول متساوي التوتر المناسب. تتكون الخطوة الثانية من التحدي فحص الاسموزي: وتقدم protoplasts ثبتوا على الجزء السفلي من الغرفة إلى نضح انطلاق مستمر مع حل متساوي التوتر ويليه حل منخفض التوتر. تورم الخلية الفيديو المسجلة. في الخطوة الثالثة، تتم معالجة الصور حاليا أن تسفر التغييرات في الحجم، ويرتبط على مدار الساعة من التغييرات في الحجم مع مسار الوقت للتغيير في osmolaاألمن للغرفة نضح المتوسطة، وذلك باستخدام منحنى الإجراء المناسب مكتوبة في Matlab (في 'PfFit ")، لانتاج P و.
امتصاص المياه وتدفقها عبر الأغشية الخلوية هو الشرط الأساسي لوجود محطة في كل من الخلوية والمستويات مصنع كامل. على المستوى الخلوي، aquaporins (AQPs) تلعب دورا رئيسيا في تنظيم الاسموزي معامل نفاذية المياه (P و) من غشاء الخلية 1-3.
حتى الآن، وقد استخدمت عدة طرق في قياس P و الذاتية البروتوبلازم من الأعضاء النباتية المختلفة (أي الجذور، وورقة، البشرة الداخلية وغيرها، التي استعرضتها تشاومونت وآخرون. 4). إحدى الطرق لقياس P و هو لفضح protoplasts إلى التحدي ناضح ورصد معدل الأولي للتغيير حجمه (أي.، المنحدر من المرحلة الخطية الأولى للتغيير الحجم). وصفت طريقتين مختلفتين في السابق على أساس هذا النهج، سواء على أساس تبادل لحظية من الحلول. يتكون أول واحد من immobilizجي في البروتوبلازم مع micropipette شفط والتبديل تدفق الحل 5 والثاني واحد من نقل البروتوبلازم من حل واحد إلى آخر باستخدام micropipette 6. هذه شفط micropipette وmicropipette طرق نقل، والتي تتيح الحصول على الصور في بداية جدا من تبادل حل سريع (لالتقاط المرحلة الخطية الأولى من تغيير الحجم)، من المرجح أن تنطوي على الاجهاد البدني لprotoplasts وتتطلب معدات متخصصة وخبراء المجهرية.
الطريقة الموصوفة هنا يقلل من اضطراب في الخلايا، لا ينطوي على أي المجهرية ويسمح اشتقاق P و عندما نضح حمام ليست لحظية.
بعد الهضم الأنزيمي، وprotoplasts، مغمورة في محلول متساوي التوتر، وثبتوا على الجزء السفلي من الزجاج ساترة من زجاج شبكي (الملقب سيت أو المقوى) غرفة من تهمة التفاعل. ثم، خلال نضح حمام مستمر،يتم مسح حل متساوي التوتر بعيدا عن حل منخفض التوتر توليد تحديا hypoosmotic إلى protoplasts. تورم في البروتوبلازم هو الفيديو المسجل وبعد ذلك، من خلال الجمع بين المعلومات حول مدار الساعة من نضح حمام وبالطبع الوقت من تورم الخلية، ويتم تحديد بواسطة P و معالجة الصور والإجراءات المناسب منحنى.
مزايا هذه الطريقة هي أن التجربة هي فعالة جدا، أي أنه من الممكن لمراقبة بضع خلايا في وقت واحد في فحص واحد، وأنه لا يحتاج إلى معدات خاصة أو مهارات معينة المجهرية. العديد من التطبيقات لهذه الطريقة ممكنة. على سبيل المثال، تحديد P و الأم من مجموعة متنوعة من الخلايا من الأنسجة والنباتات المختلفة، مثل ورقة وخلايا غمد حزمة من أوراق نبات الأرابيدوبسيس 7 والذرة ورقة ورقة أو خلايا قشرة الجذر 8-10 أو تعليق الخلايا المستزرعة 11،12. كما تعهدعلى ذلك، فمن الممكن لتحديد P و من الخلايا الحيوانية كروية مثل خلايا البويضة 11. مثال آخر ينطوي فحص النشاط AQP بواسطة التعبير عابرة من الجينات الخاصة بهم في protoplasts (أو أي جينات أخرى والتي قد تؤثر عليهم، مثل تحركات جينات) وتحديد مساهمتها في P و. على سبيل المثال، التعبير عن الطماطم AQP SlTIP2، 2 في protoplasts ورقة نبات الأرابيدوبسيس بواسطة PEG التحول وعزم SlTIP2؛ P 2 ذات الصلة و 13. أخيرا، فحص تأثير على P و من جزيئات مختلفة / المواد (الأدوية والهرمونات وغيرها) إضافة إلى حلول يمكن أيضا أن تدرس، على سبيل المثال من مانع AQP HgCl 2 7.
يصف البروتوكول بعد عزل protoplasts خلايا نبات الأرابيدوبسيس ورقة وعزم على P و.
1. إعداد حلول
2. عزل ورقة نبات الأرابيدوبسيس Protoplasts
3. ناقص التوتر التحدي الفحص: ورقة نبات الأرابيدوبسيس تورم الخلية
4. تحليل تغيير حجم الخلية باستخدام يماغيج
ملاحظة: لتحليلسلسلة من الصور من خلية الورم، استخدم 'صورة إكسبلورر' والإضافات 'البروتوبلازم محلل "في برنامج ImageJ (كتبه خافيير Draye) 14. بدءا من protoplasts المختار في أول نقطة وقتهم، أن 'البروتوبلازم محلل' البرنامج المساعد تلقائيا كشف حواف protoplasts (ملامح) وحساب مدار الساعة من مناطقهم خلال التجربة (هي الإضافات المتاحة مع برنامج تحليل PfFit أدناه) .
5. نمذجة أسعار الأسمولية تغيير في غرفة التجريبية عن طريق يماغيج وو صالح برنامج ماتلاب P
6. تحديد و P باستخدام برنامج ماتلاب تركيب P و صالح
ملاحظة: بالإضافة إلى الافتراضات الأساسية فيما يتعلق سلوك البروتوبلازم بمثابة مقياس التناضح الحقيقي والمثالي 11، وتحديد P و يعتمد على افتراض أن P و قد تتغير مع مرور الوقت، أن هذا ديناميات P و ترتكز الوقت مسار تغيير حجم الخلية وأن المعلمات الثلاث يكفي لوصف ذلك: P فاي (القيمة الأولية P و)، المنحدر الجبهة الوطنية (معدل التغير الخطي للP و) وتأخير (في الفترة من بداية حمام تغيير الأسمولية حتى بداية تغيير حجم الخلية). يمكن اختبار نماذج مختلفة، بما في ذلك مجموعات مختلفة من هذه الثوابت والقيم، بما في ذلك القيم الخالية (11). P و صالح بالبحث عن أفضل مزيج من هذه المعلمات تسفر - عن طريق حساب - استنساخ معظم المؤمنين من الدورة الوقت التجريبي للتغيير حجم الخلية 11، وتحسب، بدوره، من سلسلة المستوردة من المناطق خلية كفاف (انظر أيضا التكميلي "P و دليل صالح العضو ').
من أجل تحديد P و ومقارنة نشاط AQPs مختلفة، وتستخدم protoplasts ورقة من أوراق نبات الأرابيدوبسيس. تم العثور على هذه protoplasts لديك منخفضة القاعدية (الخلفية) مستويات P و 7 ويمكن أن تكون بمثابة نظام وظيفي في التعبير لتمكين قياسات P و استنساخه.
الموصوفة هنا هو إجراء بسيط وفعال جدا لقياس و P من protoplasts النباتية المعزولة، المعمول بها في المبدأ أيضا على خلايا كروية أخرى، على سبيل المثال، البويضات الضفدع 11. وتستند هذه الطريقة على قياس P و ردا على التحدي الاسموزي إلى الخلية. على النقيض من الط?...
We have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من الصندوق الوطني البلجيكي للفاي Scienti ج أبحاث (FNRS)، والفلمنكي الجذب البولنديين برنامج البلجيكي سياسة العلوم و"COMMUNAUTÉ الفرنسية دو بلجيك-تطبيقات للأبحاث Concertées" لFC، من القدس مؤسسة العلوم اسرائيل ( ISF) لMM (المنحة # 1311-1312)، وNM (المنحة # 1312-1312).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
KCl | Chem-Impex International | 01247-1 | http://www.chemimpex.com Any source, anal. grade |
CaCl2 | Merck | 11718006 | http://www.merck.com Any source, anal. grade |
2-(N-morpholine)-ethanesulphonic acid (MES) | Sigma | 15152002 | http://www.sigmaaldrich.com Any source, anal. grade |
D-Sorbitol | Sigma | 18032003 | http://www.sigmaaldrich.com Any source, anal. grade |
Cellulase | Worthington, Lakewood, NJ, USA | LS002603 | http://www.worthingtonbiochem.com |
Pectolyase | Karlan, Phonix, AZ, USA | 8006 | http://www.karlan.com |
Polyvinyl-pyrrolidone K 30 (PVP) | Sigma | 81420 | http://www.sigmaaldrich.com |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A9418-5G | http://www.sigmaaldrich.com |
Protamine sulphate | Sigma | P4380 | http://www.sigmaaldrich.com |
Poly-L-Lysine | Sigma | P8920 | http://www.sigmaaldrich.com |
Xylene cyanol | Sigma | X4126 | http://www.sigmaaldrich.com |
Silicone vacuum grease heavy | Merck | 107921 | https://merck-chemicals.co.id/chemicals/silicone-high-vacuum-grease-heavy/MDA_CHEM-107921/p_LMib.s1Oxr4AAAEvXHg49in.?SecurePage=true&SEO_ErrorPageOccurred=true&attachments=CoA |
Inverted microscope | Nikon | Eclipse TS100/TS100F | http://www.nikoninstruments.com |
Peristaltic pump | BIO-RAD | EP-1 Econo Pump | http://www.bio-rad.com |
Grayscale digital camera | Scion Corporation | CFW-1308M | http://www.scioncorp.com |
CMU 1394 Camera Driver’ plugin for ImageJ | Carnegie Mellon | http://www.cs.cmu.edu/~iwan/1394/download.html Free software | |
ImageJ | NIH | http://rsb.info.nih.gov/ij/ Free software | |
Econo Gradient Pump Fittings Kit | BIO-RAD | 731-9006 | http://www.bio-rad.com |
Connectors, manifold | DirectMed | http://directmed.com/main/Plastic-Medical-Tubing-Connectors.html?ACTION=S | |
Burette infusion sets (columns) | Welford | IF-BR-001 | http://www.welfordmedical.com/content.php?id=61 |
Tubing | TYGON | R-3603 | http://www.usplastic.com |
3M packaging Scotch tape 1'', clear | Viking Industrial, UK | VKMONO25 | http://www.vikingtapes.co.uk/c-428-vkmono-mono-filament-tape.aspx#.UuvqOftdy_8 any clear adhesive tape (sellotape, etc.) is likely to be OK |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved