Forskare i laboratoriet av Tessa Burch-Smith, Ph.D. vid Danforth Plant Science Center och University of Tennessee, Knoxville, bedriver banbrytande arbete för att upptäcka hur växter överför information, viktiga molekyler och virus mellan celler.

I en nyligen genomförd studie visade de hur plasmodesmata (PD) - strukturer som förbinder närliggande celler i löv och andra organ - kontrolleras av avsättning av kallos (en kolhydratpolymer) när växter svarar på infektion. Deras forskning jämförde olika metoder för att noggrant kvantifiera kallosackumulering runt de mikroskopiska PD-kanalerna och banar väg för en djupare förståelse av hur växtimmunsystemet fungerar.

Resultaten av deras studie publicerades nyligen i "Comparing methods for detection and quantification of plasmodesmal callose in Nicotiana benthamiana leaves," i tidskriften Molecular Plant-Microbe Interactions ..

Callose, en polymer gjord av glukosmolekyler, är avgörande för att reglera intercellulär trafik via plasmodesmata (PD). Patogener manipulerar PD-lokaliserade proteiner för att möjliggöra intercellulär trafik genom att ta bort kallos vid PD eller, omvänt, genom att öka kallosackumulering vid PD för att begränsa intercellulär trafik under infektion.

Växtförsvarshormoner som salicylsyra reglerar PD-lokaliserade proteiner för att kontrollera PD och intercellulär trafficking under immunförsvarssvar såsom systemiskt förvärvad resistens.

Att mäta kallosavsättning vid PD i växter har dykt upp som ett populärt sätt att bedöma den sannolika handeln med molekyler mellan celler under växtimmunitet. Trots populariteten för detta mått finns det ingen standard för hur dessa mätningar ska göras.

Första författaren Amie Sankoh, Ph.D., och hennes doktorandkollega, Joseph Adjei, jämförde tre vanliga metoder för att identifiera och kvantifiera PD-kallos genom anilinblå färgning och utvärderades för att bestämma de mest effektiva i bladmodellen. Både Amie och Joseph är döva och kommunicerar främst via amerikanskt teckenspråk.

Deras resultat visade att den mest tillförlitliga metoden använde anilinblå färgning och fluorescerande mikroskopi för att mäta kallosavsättning i fixerad vävnad. Manuella eller halvautomatiska arbetsflöden för bildanalys jämfördes också och visade sig ge liknande resultat, även om det halvautomatiska arbetsflödet gav en bredare distribution av datapunkter.

"Vi blev förvånade över hur olika tillförlitligheten hos de olika metoderna för att upptäcka kallos kan vara. Vi tror att detta arbete kommer att avsevärt förbättra konsistensen i experiment mellan laboratorier", säger Dr. Sankoh.

Denna studie förlitade sig på Advanced Bioimaging Laboratory vid Danforth Center. Teamet planerar att använda det identifierade protokollet och analysen för att undersöka hur kallosnivåer vid PD förändras under infektionsförloppet med olika hormoner. Sådana studier kan identifiera viktiga tidpunkter då PD kan manipuleras för att störa infektionsprocessen och förhindra växtsjukdomar.

Mer information: Amie Fornah Sankoh et al, Jämföra metoder för detektion och kvantifiering av plasmodesmal kallos i Nicotiana benthamiana löv under försvarssvar, Molecular Plant-Microbe Interactions (2024). DOI:10.1094/MPMI-09-23-0152-SC

Journalinformation: Molekylära växt-mikrobinteraktioner

Tillhandahålls av Donald Danforth Plant Science Center