1月 5日，浙江農(nóng)林大學(xué)省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室沈錦波教授團隊在線發(fā)表題為“運用植物pHluorins(pH敏感型熒光蛋白)活體檢測細(xì)胞器pH”的技術(shù)論文。論文刊發(fā)在《植物科學(xué)趨勢》。

　　“該論文系統(tǒng)分析了植物pH傳感器pHluorins的基本原理和實驗流程，并提出了該技術(shù)在植物細(xì)胞囊泡運輸、次生代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等交叉研究領(lǐng)域應(yīng)用的具體方法，為進(jìn)一步將該技術(shù)拓展到植物抗逆、合成生物學(xué)等多維度熱點研究領(lǐng)域提供了新思路。”論文一作兼通訊作者沈錦波告訴《中國科學(xué)報》。

　　真核細(xì)胞是由膜圍繞的多種細(xì)胞器構(gòu)成的區(qū)室化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。細(xì)胞膜的分隔形成相對獨立穩(wěn)定且有特定功能的細(xì)胞器，從而提高了細(xì)胞內(nèi)各種生理生化反應(yīng)的效率。植物細(xì)胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)對于細(xì)胞的生存、逆境脅迫響應(yīng)至關(guān)重要。由于當(dāng)前存在的技術(shù)障礙，對植物細(xì)胞器pH如何調(diào)控細(xì)胞的生物學(xué)功能研究仍然具有挑戰(zhàn)性。

　　沈錦波團隊研究發(fā)現(xiàn)，植物優(yōu)化表達(dá)的pH傳感器pHluorins是一種無創(chuàng)實時跟蹤特定細(xì)胞器pH的新型工具。其中，淬滅型植物 pH傳感器熒光強度隨著環(huán)境變酸而變?nèi)酰嚷市椭参?pH傳感器允許在體內(nèi)進(jìn)行精確的pH測量。植物pHluorins具有以下優(yōu)勢：首先是植物pHluorins對高還原條件、高鹽、過氧化氫等不敏感，保證了pH測定的準(zhǔn)確性，并避免了每個細(xì)胞器pH校準(zhǔn)的需要。

　　其次是植物pHluorins熒光響應(yīng)的線性范圍涵蓋植物細(xì)胞器pH值的范圍，因此它非常適合測量植物細(xì)胞器的pH變化。

　　再次是植物pHluorins特異性響應(yīng)熒光可以很容易地從植物組織的自發(fā)熒光中分離出來;最后，是植物pHluorins可以瞬時表達(dá)，允許在沒有基因轉(zhuǎn)化平臺的植物中進(jìn)行細(xì)胞器pH測量。

　　相關(guān)研究顯示，通過將特定細(xì)胞器的靶向序列融合到植物pHluorins，可以生成不同細(xì)胞器pH傳感器。與此同時，利用細(xì)胞特異的啟動子，可以在多種細(xì)胞類型的特定細(xì)胞器中對植物pHluorins表達(dá)進(jìn)行遺傳控制，允許觀測pH梯度的空間特異性。最終，通過計算方法以高空間和時間分辨率監(jiān)測pH動態(tài)變化規(guī)律。

　　該技術(shù)為細(xì)胞器pH參與細(xì)胞內(nèi)囊泡運輸、次生代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)之間的交叉作用，以及植物逆境生物學(xué)、合成生物學(xué)等生物學(xué)機制提供技術(shù)支撐。

　　該論文得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省杰青項目等多項基金資助。