Forscher erstellen 3D-Bilder von C4-Pflanzenzellbestandteilen

Ein Team der University of Illinois hat die Eigenschaften von Pflanzenzellen in zwei C4-Arten quantifiziert, darunter Zellform, Chloroplastengröße und Verteilung von Zell-zu-Zell-Verbindungen, sogenannten Plasmodesmata, und liefert Informationen, die dank ihrer 3D-Struktur die Art und Weise verändern können, wie Menschen die Photosynthese modellieren Rekonstruktionen.

„Unsere Motivation für dieses Projekt bestand darin, wichtige fehlende Basisinformationen über die Struktur von C4-Pflanzenzellen bereitzustellen“, sagte Moonsub Lee, ein Postdoktorand in Illinois, der zusammen mit Ryan Boyd diese Arbeit für ein Forschungsprojekt mit dem Titel „Renewable Oil Generated with Ultra-“ leitete. produktiver Energiestock (ROGUE). „Wir haben viele Informationen über die verschiedenen an der C4-Photosynthese beteiligten Zelltypen quantifiziert, von denen wir glauben, dass sie Wissenslücken schließen werden.“

Diese Arbeit ist Teil von ROGUE, einem Forschungsprojekt, das darauf abzielt, mit Unterstützung des US-Energieministeriums eine reichliche und nachhaltige Ölversorgung zu schaffen, die zur Herstellung von Biodiesel, Biojet-Kraftstoff und Bioprodukten verwendet werden kann. Ein Großteil der Arbeit von ROGUE konzentriert sich auf zwei C4-Pflanzen, Energycane und Miscanthus. Lee und seine Kollegen glauben, dass sie durch die Quantifizierung zellulärer Strukturen die Modellierung und letztendlich die Produktion verbessern können.

Kürzlich veröffentlicht in Neuer PhytologeIhre Arbeit „Exploring 3D leaf anatomical traits for C4 photosynthesize: chloroplast and plasmodesmata pit field size in maize and Sugarcane“ zeigt detaillierte Strukturen und öffnet die Tür für mehr Analysen, als dies mit früheren 2D-Bildern möglich war. Ihre Ergebnisse erweitern die derzeitige Wahrnehmung der Form von Mesophyllzellen und stellen eine komplexere Struktur als die Bündelscheidenzelle fest, die eher einem einfachen Zylinder ähnelt.

„Der aufregendste Aspekt dieser Arbeit war für mich die Möglichkeit, die plasmodesmatalen Verbindungen zwischen den verschiedenen Zelltypen sichtbar zu machen“, sagte Don Ort, Robert Emerson-Professor für Pflanzenbiologie und Nutzpflanzenwissenschaften an der University of Illinois.

Die Gruppe plant, im ROUGE-Projekt mit anderen zusammenzuarbeiten, die Energycane mit größeren Chloroplasten als Strategie zur Verbesserung der Photosyntheseeffizienz bei dynamischem Licht entwickelt haben.

„Diese Arbeit war unser erster Versuch zur 3D-Quantifizierung und Visualisierung von C4-Pflanzenstrukturen“, sagte Lee. „Die Bilder, die wir mit diesen Mikroskopietechniken beobachten konnten, haben neue Ideen und Fragen ermöglicht, die wir gerne erforschen möchten.“