创新性荧光素染色法,提升植物淀粉颗粒成像效率

学术   科学   2024-11-11 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年11月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了日本宇都宫大学(Utsunomiya University)Yutaka Kodama团队题为“Fluorescent Staining and Quantification of Starch Granules in Chloroplasts of Live Plant Cells Using Fluorescein”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5103
关键词淀粉颗粒 染色 活细胞成像 荧光素 叶绿体 共聚焦显微镜

活细胞成像(Live-cell imaging)允许科学家在没有固定或染色处理可能影响细胞活性的情况下,实时观察和分析活细胞的结构和功能。这种技术通过使用特定的荧光染料或生物标记物来标记细胞的不同组成部分,从而使细胞的生理和生化过程在活体状态下可视化

在植物体内,叶绿体的淀粉颗粒积累是光合作用过程中关键的能量存储形式。白天,植物通过光合作用将光能转化为化学能,并以淀粉的形式在叶绿体中储存;夜间,这些淀粉颗粒分解为可溶性糖,供植物生长和发展所用。淀粉颗粒的生物合成与分解不仅支持植物的生长,还参与调控渗透压应激反应和保卫细胞中的气孔开启。虽然已有多种染色方法如碘液、甲苯胺蓝和高碘酸希夫染色等被用来观察和定量叶绿体淀粉颗粒,但这些方法大多涉及复杂的操作步骤和化学固定,不适用于活细胞的快速成像。此外,现有的荧光染色方法如改良假希夫碘化丙啶染色虽可用于荧光成像,却常出现非特异性信号。因此,开发一种既简便又具有高度特异性的新型荧光染色方法,对于实时精确观察和量化活细胞中的淀粉颗粒具有重要意义


  • 该方法仅需将叶片组织浸泡在染色溶液中,操作简单快速,无需额外的试剂或复杂的前处理步骤。

  • 荧光素染色显示出对叶绿体淀粉颗粒的高特异性,使得在共聚焦显微镜下的成像清晰且背景干扰低。

  • 与传统染色方法相比,荧光素染色能够在不破坏细胞活性的情况下,对活细胞中的淀粉颗粒进行有效染色和观察。

  • 植物生理研究
    通过实时监测和量化植物细胞中的淀粉颗粒积累,可以更好地理解植物在不同环境条件下的生理响应,如光照、水分和营养状态的变化。
  • 遗传工程
    ‍在植物遗传改良中,通过荧光素染色技术评估转基因或基因编辑植物中淀粉的积累,以筛选出高淀粉产量或特定淀粉组成的品种。
  • 环境应激响应研究
    探究植物如何在盐碱胁迫、干旱或低温等不利环境条件下调节淀粉的合成与分解,从而提高生存和适应性。


这个方法的可重复性已经被本文作日本宇都宫大学(Utsunomiya University)Yutaka Kodama团队验证过,相关实验数据与结果发表在Plant Physiol,DOI:10.1093/plphys/kiad528

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Ichikawa, S. and Kodama, Y. (2024). Fluorescent Staining and Quantification of Starch Granules in Chloroplasts of Live Plant Cells Using Fluorescein. Bio-protocol 14(21): e5103. DOI: 10.21769/BioProtoc.5103.

Ichikawa, S., Sakata, M., Oba, T. and Kodama, Y. (2023). Fluorescein staining of chloroplast starch granules in living plants. Plant Physiol. 194(2): 662–672. https://doi.org/10.1093/plphys/kiad528

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