南京农业大学叶永浩教授团队:一种用于监测细胞和植物叶片中乙烯的荧光探针

科技工作者之家 2021-08-20

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乙烯(Ethylene)是一种重要的气态植物激素,不仅参与种子萌发、细胞伸长、果实成熟、种子传播等多种植物生长发育过程,还在抵御病原物等外界胁迫因子的免疫反应中起着重要作用。尽管乙烯生物合成及信号转导已被广泛研究,但许多生化过程的机制仍然不是十分清楚。目前,检测乙烯常用的气相色谱、光声光谱、电化学等方法耗时费力且无法实现实时监测。因此,开发一种快速实时监测乙烯的方法,对于乙烯生物学研究具有非常重要的意义。

近日,南京农业大学叶永浩教授团队首次发现了在醇溶剂参与的条件下,苯氧乙酰胺可与乙烯发生碳氢活化反应,并基于此发展了一种含Rh(III)金属配合物的香豆素乙烯荧光探针(CEP)。该探针在10%乙二醇溶液中能快速、灵敏、选择性地与乙烯发生反应,产生荧光物质,并应用于监测生物体内乙烯的变化。20210820131018_a4297b.jpg

(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.

细胞成像实验结果表明,探针CEP-1具有良好的细胞膜通透性,可用于细胞成像和细胞内乙烯的快速检测。20210820131022_e93bd5.jpg

(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.

已有研究表明,植物细胞膜上的模式识别受体(PRRs)在感知到病原菌相关分子模式(PAMPs)后,激活促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应,从而调控下游乙烯合成途径相关基因的表达,最终产生大量乙烯抵御病原菌的侵染。该研究选择了两种病原菌经典的PAMPs-flg22和nlp24分别处理植物叶片,利用CEP-1探针进行乙烯的检测,结果显示CEP-1可以快速、灵敏的检测植物在识别PAMPs后产生的乙烯,并进行相对定量,表明CEP-1探针可作为植物免疫反应的感受器,应用于植物与微生物互作过程中乙烯产生的检测和评估。

该研究设计并合成了一类基于Rh(III)金属配合物的新型香豆素乙烯荧光探针,可快速、灵敏的监测植物内源性乙烯产生,为开展乙烯生物学研究提供了一种新的工具。文章的第一作者是南京农业大学的博士生陈议亮。

来源:CBG资讯

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生物 生长 乙烯

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