Группа исследователей разработала метод МРТ для исследований в ботанике.
Технологии «омики» — геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика — ведут науку о растениях и системной биологии к новым открытиям. Метаболом, состоящий из метаболитов — конечных продуктов обмена веществ в клетке, ткани, органе или организме — постоянно меняется, в отличие от относительно стабильного генома. Концентрация метаболитов существенно варьируется как в пространстве, так и во времени.
В биомедицине для исследований in vivoВ живом организме или клетке наиболее часто. используютЯдерно-магнитный резонанс (ЯМР), или магнитно-резонансная томография (МРТ), ранее не использовались ботаниками широко, хотя желали этого.
Группа учёных разработала метод МРТ для исследований растений. Химический обмен насыщения… Химический обмен насыщения передачи (CEST) Данный метод позволяет неинвазивно получить информацию о метаболизме сахаров и аминокислот в сложных органах-коллекторах (семенах, плодах, корнях и клубнях) важных сельскохозяйственных культур, например кукурузы, ячменя, гороха, картофеля, сахарной свеклы и сахарного тростника.
Научная работа опубликована в журнале Science Advances.
Стандартная МРТ-томография биологических тканей базируется на сигналах, производимых протонами воды и жиров. В различных метаболита концентрация протонов в три порядка величины меньше, чем у воды, поэтому in vivoОбнаружение метаболитов подразумевает подавление сигнала от воды. CEST-методе магнетизация передается Сигнал от молекул воды зависит от сигналов других молекул, а ослабление сигнала первичных молекул уменьшает сигнал от воды.
CEST Метод способен выявлять разнообразные метаболиты по их свойству exchanging protons with water. Это повышает контрастность МРТ-изображений. Метод обладает высокой чувствительностью и малой зависимостью от неравномерностей магнитного поля. CEST Изучает однородные растительные образцы, неподвластные классической магнитной резонансной спектроскопии.
Исследовательская группа продемонстрировала, что CEST Метод обеспечивает микроскопическое разрешение и динамическую оценку распределения сахаров и аминокислот, не завися от магнитной неоднородности образцов.
Ученые получили возможность визуализировать метаболиты без необходимости предварительного маркирования или обработки образцов. Исследователи продемонстрировали динамику метаболитов в растущих семенах, чего не позволяли традиционные методы. Селекционеры заинтересованы в знаниях о пространственно-временной динамике сахаров и аминокислот в органах-коллекторах.
Визуализация изменения содержания метаболитов в живых растениях помогает выявить связи между строением и обменными процессами при реакции растений на… изменение среды. CEST Позволяет наблюдать за переменами в ростках растений. Несомненно, это ценно для работы селекционеров. in vivo.