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活性氧(ROS)是有氧生物在進化過程中產(chǎn)生的一類含氧基團，具有較高的生物活性。除了作為一種氧代謝副產(chǎn)物會導致細胞氧化應激甚至凋亡之外，隨著近年來研究的深入，ROS也被發(fā)現(xiàn)參與植物的正常生長進和代謝過程，是許多基本生物過程的關鍵調(diào)節(jié)因子，包括細胞增殖分化、器官成熟發(fā)育、植物應激抗逆等。在往期分享（點擊前方藍字直達文章內(nèi)容）中，我們介紹過一種納米探針用于檢測動物體內(nèi)炎癥及腫瘤發(fā)生時活性氧水平。而在植物中，雖然許多ROS成像技術已經(jīng)得到了發(fā)展和應用，但目前還缺乏一個動態(tài)檢測植物體內(nèi)ROS的植物成像平臺。近期出現(xiàn)了一種可靠和直接的方法來對植物中的活性氧進行全植物活體成像，該方法發(fā)表在《Molecular Plant》期刊上。

該方法是利用熒光探針的氧化來直接檢測ROS，并且研究人員結(jié)合IVIS Lumina活體成像系統(tǒng)，開發(fā)了一個用于整株植物活體成像的工作流程。通過該工作平臺，可以完成熒光染料探針對整株植物的染色、植株刺激處理以及處理后的ROS定量評價。

系統(tǒng)工作流圖解說明：

A-B 植物在合適的光照周期和濕度的培養(yǎng)環(huán)境中培養(yǎng)

C 植物在玻璃熏蒸箱里用霧狀染料熏蒸30分鐘

D 植物進行相應的刺激（強光照射、植株損傷、病菌感染）

E 整株植物在IVIS Lumina成像系統(tǒng)中拍攝

F 利用IVIS LivingImage軟件分析植株ROS信號

利用該工作平臺，研究人員測試了一系列包括DHE、H?DCFDA、H?HFF-OxyBURST、Amplex red、SOSG和PO1在內(nèi)的多種熒光探針，通過整株植物ROS信號積累數(shù)據(jù)分析篩選出了一個有效，敏感，能夠響應多種外界刺激所產(chǎn)生的ROS的熒光探針——H?DCFDA，該探針能夠表現(xiàn)出強的信噪比和應用廣泛性。這些不同的外界刺激包括局部強光照刺激、損傷或病原體感染，未來也可以拓展到其他種類的應激反應研究中。此外，通過rbohD和apx1突變體中ROS信號的減弱和增強以及DPI（ROS生產(chǎn)抑制劑）處理后ROS信號傳播的減少，進一步證明了該成像系統(tǒng)的有效性，并且表明該方法不受外界因素的影響。

擬南芥在不同外界刺激下30分鐘內(nèi)的ROS積累情況（A 局部強光刺激；D 葉片損傷刺激；G 病菌感染）

這個新方法可用于研究不同遺傳變異體的局部和植株整體積累的ROS信號，進行表型分析來發(fā)現(xiàn)新的ROS信號通路，監(jiān)測不同植物和突變體的應激水平，揭示ROS參與到植物應激、生長調(diào)節(jié)和發(fā)育過程的新途徑。文章中探討了這種新方法在不同擬南芥突變體系統(tǒng)以及小麥、玉米等谷物創(chuàng)傷反應研究中的應用。綜上，該研究所報道的方法可以快速有效的對植物進行整體的ROS活體成像，這為今后ROS代謝，系統(tǒng)信號傳導等的研究提供了十分有利的科學工具。