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浙江農(nóng)林大學(xué)省部共建亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈錦波教授團(tuán)隊(duì)，近日在《Cell》旗下植物學(xué)頂級(jí)期刊《Trends in Plant Science》（《植物科學(xué)趨勢(shì)》）在線發(fā)表題為“運(yùn)用植物pHluorins活體檢測(cè)細(xì)胞器pH”的技術(shù)論文。

該研究系統(tǒng)分析了植物pH傳感器pHluorins的基本原理和實(shí)驗(yàn)流程，并提出了該技術(shù)在植物細(xì)胞囊泡運(yùn)輸、次生代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等交叉研究領(lǐng)域應(yīng)用的具體方法，為進(jìn)一步將該技術(shù)拓展到植物抗逆、合成生物學(xué)等多維度熱點(diǎn)研究領(lǐng)域提供了新思路。

真核細(xì)胞是由膜圍繞的多種細(xì)胞器構(gòu)成的區(qū)室化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。細(xì)胞膜的分隔形成相對(duì)獨(dú)立穩(wěn)定且有特定功能的細(xì)胞器，從而提高了細(xì)胞內(nèi)各種生理生化反應(yīng)的效率。植物細(xì)胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)對(duì)于細(xì)胞的生存、逆境脅迫響應(yīng)至關(guān)重要。由于當(dāng)前存在的技術(shù)障礙，對(duì)植物細(xì)胞器pH如何調(diào)控細(xì)胞的生物學(xué)功能研究仍然具有挑戰(zhàn)性。

沈錦波團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，植物優(yōu)化表達(dá)的pH傳感器pHluorins是一種無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)跟蹤特定細(xì)胞器pH的新型工具。其中，植物 PEpHluorin熒光強(qiáng)度隨著環(huán)境變酸而變?nèi)酰参颬RpHluorion（或RaVC）允許在體內(nèi)進(jìn)行精確的pH測(cè)量。植物pHluorins具有以下優(yōu)勢(shì)：一是植物pHluorins對(duì)高還原條件、高鹽、過(guò)氧化氫等不敏感，保證了pH測(cè)定的準(zhǔn)確性，并避免了每個(gè)細(xì)胞器pH校準(zhǔn)的需要；二是植物pHluorins熒光響應(yīng)的線性范圍涵蓋植物細(xì)胞器pH值的范圍，因此它非常適合測(cè)量植物細(xì)胞器的pH變化；三是植物pHluorins特異性響應(yīng)熒光可以很容易地從植物組織的自發(fā)熒光中分離出來(lái)；四是植物pHluorins可以瞬時(shí)表達(dá)，允許在沒(méi)有基因轉(zhuǎn)化平臺(tái)的植物中進(jìn)行細(xì)胞器pH測(cè)量。

相關(guān)研究顯示，通過(guò)將特定細(xì)胞器的靶向序列融合到植物pHluorins，可以生成不同細(xì)胞器pH傳感器。與此同時(shí)，利用細(xì)胞特異的啟動(dòng)子，可以在多種細(xì)胞類(lèi)型的特定細(xì)胞器中對(duì)植物pHluorins表達(dá)進(jìn)行遺傳控制，允許觀測(cè)pH梯度的空間特異性。最終，通過(guò)計(jì)算方法以高空間和時(shí)間分辨率監(jiān)測(cè)pH動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。該技術(shù)可為細(xì)胞器pH參與細(xì)胞內(nèi)囊泡運(yùn)輸、次生代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)之間的交叉作用，以及植物逆境生物學(xué)、合成生物學(xué)等生物學(xué)機(jī)制提供技術(shù)支撐。

http://kjb.zjol.com.cn/html/2023-01/13/content_2818462.htm?div=-1 《科技金融時(shí)報(bào)》：2022.1.13