Phương pháp mới tạo cửa sổ nghiên cứu vận chuyển và phân bố nguyên tố trong thực vật: Nghiên cứu.

Rễ thực vật rất quan trọng trong việc hấp thu, chọn lọc, làm giàu và lưu giữ các nguyên tố khoáng khác nhau, cung cấp cho các mô thực vật ở xa chất dinh dưỡng và cô lập các kim loại dư thừa. Các chất vận chuyển ion khác nhau được tìm thấy trong rễ làm trung gian cho quá trình hấp thụ, dòng ra và phân chia nội bào của các nguyên tố khoáng khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của nguyên tố đó. Phần lớn các chất vận chuyển ion có các kiểu định vị đặc trưng cho loại mô và loại tế bào có thể thay đổi để đáp ứng với các tín hiệu bên trong và bên ngoài. Biết có bao nhiêu chất vận chuyển ion và các con đường vận chuyển khác nhau góp phần vào sự phân bố các nguyên tố trong tế bào và mô sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chức năng của các hệ thống này trong rễ.

Phương pháp tốt nhất để định lượng đồng thời các nguyên tố khác nhau là phép đo phổ khối plasma kết hợp cảm ứng (ICP-MS). Tuy nhiên, ICP-MS vẫn bị giới hạn trong phân tích toàn bộ mô chứ không phải mô đơn lẻ hoặc loại tế bào cụ thể. Khắc phục hạn chế này sẽ cho phép lập bản đồ đồng thời sự phân bố của một số nguyên tố khoáng dọc theo các lớp tế bào rễ khác nhau, một bước quan trọng để hiểu đầy đủ cách rễ bảo vệ các tế bào gốc nhạy cảm khỏi các nguyên tố độc hại nhưng chia sẻ các nguyên tố thiết yếu và có lợi với phần trên mặt đất. “Với suy nghĩ này, chúng tôi đã phát triển một phương pháp trong đó các loại tế bào khác nhau được phân lập từ gốc của các dòng phóng viên khác nhau được phân tách thông qua quá trình phân loại tế bào được kích hoạt bằng huỳnh quang trước khi phân tích nguyên tố bằng ICP-MS”, Tiến sĩ. Ricardo Giehl, tác giả đầu tiên của nghiên cứu. “Phương pháp mới của chúng tôi cho phép chúng tôi xác định nồng độ của tối đa 11 nguyên tố khoáng trong các loại tế bào khác nhau và khám phá hậu quả của việc tải xylem bị gián đoạn hoặc lượng dinh dưỡng thay đổi ở độ phân giải không gian cao.”

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp FACS-ICP-MS mới để phát hiện ra sự phân bố thành phần riêng biệt cho từng loại tế bào và sự tồn tại của một gradient nồng độ lớn giữa các lớp tế bào bên ngoài và bên trong trong rễ. GS. tiến sĩ Nicolaus von Wiren, trưởng phòng nghiên cứu GPA “Sinh lý học và Sinh học Tế bào”. Phương pháp này cũng giúp các nhà nghiên cứu xác định sự làm giàu mangan theo từng loại tế bào trong rễ cây tiếp xúc với các điều kiện hạn chế sắt. Bằng cách cài đặt các cơ chế hấp thụ mangan trong các loại tế bào cụ thể, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng lông hút ở rễ đóng một vai trò quan trọng trong việc giữ lại lượng mangan dư thừa do cây thiếu sắt hấp thụ, do đó ngăn ngừa nồng độ mangan độc hại tích tụ trong chồi.

“Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bố trí các chất vận chuyển ion theo “địa hình” cụ thể để định hướng chuyển động của các chùm ion dành cho chồi hoặc để hấp thụ kim loại hiệu quả trong rễ”, Tiến sĩ cho biết. Ricardo Giehl. “Khả năng kết hợp phương pháp của chúng tôi với phiên mã và phát triển nó hơn nữa theo hướng ICP-MS đơn bào mang lại khả năng điều tra mạng lưới phiên mã-ionome ở độ phân giải không gian rất cao. Kiến thức này rất quan trọng để hiểu và điều khiển các lộ trình vận chuyển để tăng chất dinh dưỡng sử dụng hiệu quả đồng thời ngăn ngừa sự tích tụ các nguyên tố độc hại trong các mô trên mặt đất.” ()