Analysis of Guard Cell Readouts Using
气孔是由一对保卫细胞包围的孔隙，在植物与环境之间的气体交换中起核心作用。保卫细胞具有细胞自主性反应和易于测量的生理读出，因此成为研究植物信号转导机制的模型系统。本文提供了一套详细方案，用于在拟南芥（Arabidopsis thaliana）分离表皮剥离中分析保卫细胞特异性的生理反应。方案描述了使用细尖镊子从叶片下表皮分离表皮剥离的步...
The Arabidopsis SWEET1 and SWEET2 uniporters recognize similar substrates while differing in subcellular localization.
SWEET（糖最终会被转运体）家族是植物糖分配的核心。尽管对SWEET家族结构和分子功能已有大量研究，不同SWEET如何识别不同底物仍不清楚。此前基于拟南芥质膜转运体SWEET1构建的SweetTrac1生物传感器，通过构象敏感荧光蛋白与转运体的分子内融合，揭示了该转运体底物的共同特征。本文报道了基于拟南芥液泡膜转运体SWEET2的...
Fluorescent Biosensor Imaging of Nitrate in
硝酸盐（NO3-）是植物和动物必需的氮源，但不同根细胞类型及细胞器中氮形态的分布仍不清楚。传统体外生化与代谢物分析难以区分细胞类型和区室。本文报道一种核定位、遗传编码的荧光生物传感器 nlsNitraMeter3.0，用于在拟南芥中定量可视化硝酸盐浓度与分布。该传感器基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理，由硝酸盐结合蛋...
In vivo visualization of nitrate dynamics using a genetically encoded fluorescent biosensor.
硝酸根（NO3−）的吸收与分布对植物生命至关重要。尽管NO3−吸收的上游调控及多种细胞中的下游响应已被充分研究，但仍无法在细胞水平以高分辨率直接可视化NO3−的时空分布。本文报道了一种核定位、遗传编码的荧光生物传感器NitraMeter3.0（NiMet3.0），用于在拟南芥中定量可视化NO3−分布。该传感器可追踪NO3−沿主根轴的...
Concept of Fluorescent Transport Activity Biosensor for the Characterization of the Arabidopsis NPF1.3 Activity of Nitrate.
拟南芥NRT1/PTR家族（NPF）是硝酸盐转运的关键蛋白。首个硝酸盐转运活性生物传感器NiTrac1将双亲和性硝酸盐转运受体NPF6.3改造为荧光活性传感器。为检验该策略能否推广至NPF家族其他成员，本研究以拟南芥NPF家族成员为对象，筛选遗传编码荧光转运活性传感器。作者将尚未功能鉴定的NPF1.3改造为转运活性生物传感器NiTr...
Sponging of glutamate at the outer plasma membrane surface reveals roles for glutamate in development.
植物利用电信号和化学信号进行系统性通讯。例如，草食动物取食可触发局部细胞壁谷氨酸积累、系统性电信号和钙波，从而向邻近叶片传递损伤信息并启动防御。为监测植物细胞外和细胞内谷氨酸浓度，作者构建了表达基因编码荧光谷氨酸传感器的拟南芥品系。与定位于细胞质的传感器不同，展示于质膜外表面的传感器变体抑制植物生长和正常发育。高亲和展示型传感器品系...
A biosensor for the direct visualization of auxin.
吲哚-3-乙酸（IAA，又称生长素）是植物最重要的调控小分子之一，其动态重分配在细胞形态、分裂、器官发生以及对光和重力响应中起关键作用。目前尚无法在细胞分辨率下直接测定生长素的时空分布，通常只能借助依赖内源生长素响应机制的不可逆过程间接推断，因而无法捕捉瞬时变化。本文报道了一种遗传编码生物传感器 AuxSen，用于在活体中定量可视化...
Tracking the Courier: In Planta Imaging of NADH/NAD
电子载体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）及其磷酸化形式 NADP 通过还原型 NAD(P)H 与氧化型 NAD(P)+ 的相互转化介导细胞代谢中的氧化还原反应。NAD 水平改变会影响植物发育和胁迫响应，但植物体内缺乏实时监测 NAD 池大小及还原/氧化比值的技术。本文简报介绍了 Steinbeck 等将 pH 不敏感的遗传编码荧光生物...
In Vivo NADH/NAD
NADH 与 NAD+ 是普遍存在的细胞氧化还原偶联物。尽管 NAD 在植物代谢中的核心作用及其调控功能已在生化水平被广泛研究，但在活体植物组织中分析 NAD 的亚细胞氧化还原动态仍具挑战。本文利用遗传编码荧光生物传感器 Peredox-mCherry 建立了植物体内 NADH/NAD+ 的活体监测方法。作者构建了拟南芥 Pered...
Expanding the Toolkit of Fluorescent Biosensors for Studying Mitogen Activated Protein Kinases in Plants.
丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）是植物多种生物学过程的关键调控因子。为深入理解这些激酶的作用机制，需要在不同生物学背景下对 MAPK 激活动力学进行高分辨率测量。基于荧光的基因编码生物传感器可在活组织中实时读出激酶激活的时空动态，是研究 MAPK 功能的重要工具。尽管荧光生物传感器已广泛用于动物细胞 MAPK 动力学研究，但植物中目前...
Tissue-specific accumulation of pH-sensing phosphatidic acid determines plant stress tolerance.
磷脂酸（PA）是植物中调控多种基本生物学过程的信号脂质，但现有 PA 检测方法难以在活体细胞和组织中精确解析其时空动态，导致 PA 作用机制仍不清楚。本研究开发了 PAleon，一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的 PA 特异性光学生物传感器，可报告质膜上具有生物活性的 PA 浓度及其动态变化。PAleon 对生理浓...
Visualizing Cellular Gibberellin Levels Using the nlsGPS1 Förster Resonance Energy Transfer (FRET) Biosensor.
植物激素赤霉素（GA）是一类小分子可移动信号分子，在种子萌发、细胞伸长和发育转变中发挥关键作用。GPS1 是首个基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器，可在活体植物细胞内监测 GA 水平。通过测量核定位 nlsGPS1 的荧光发射比，可在细胞尺度对内生和外源 GA 梯度进行时空映射。本方案描述了三种示例实验：稳态...
In vivo gibberellin gradients visualized in rapidly elongating tissues.
赤霉素（GA）是调控植物生长发育的关键植物激素，但其在活体细胞中的时空分布仍不清楚。作者利用酵母组合筛选平台，工程化了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的光遗传生物传感器 GPS1，可感知纳摩尔水平的活性赤霉素。将核定位 GPS1（nlsGPS1）稳定表达于拟南芥后，可在细胞水平报告 GA 浓度。结果显示，在快速伸长...
Real-time In Vivo Recording of Arabidopsis Calcium Signals During Insect Feeding Using a Fluorescent Biosensor.
钙离子是植物生物互作中的关键信号分子，钙信号是植物对微生物诱导物及咀嚼昆虫损伤防御反应的组成部分，但其在活体生物胁迫中的作用仍不清楚。本文描述了一种利用遗传编码钙传感器检测半翅目害虫取食过程中植物钙信号的方法。蚜虫等半翅目昆虫用特化口器刺穿少量细胞，是研究植物面对生物胁迫时钙动态的理想模型，且其作用不同于机械损伤反应。荧光生物传感器...
ATP sensing in living plant cells reveals tissue gradients and stress dynamics of energy physiology.
植物生长和发育最终由光合作用捕获的光能驱动。ATP 作为通用细胞能量辅因子，驱动基因表达、代谢和运输等所有生命过程。尽管对 ATP 生物化学已有机制性理解，但活体植物中 ATP 动态仍难以解析。本文利用荧光蛋白生物传感器 ATeam1.03-nD/nA 建立活体植物中 MgATP2- 的测量方法。作者构建拟南芥传感器株系，并在适合植...
Interplay of Plasma Membrane and Vacuolar Ion Channels, Together with BAK1, Elicits Rapid Cytosolic Calcium Elevations in Arabidopsis during Aphid Feeding.
细胞质钙离子浓度的瞬时升高是植物感知环境的主要信号之一。钙在非生物胁迫检测中的作用已有充分记录，但在生物互作中的作用仍不清楚。本文使用荧光钙生物传感器（GCaMP3）并以桃蚜（Myzus persicae）为工具，在活体和实时条件下研究拟南芥（Arabidopsis thaliana）在活体生物互作过程中的钙动态。我们证明，在桃蚜取...
In Vivo Imaging of Diacylglycerol at the Cytoplasmic Leaflet of Plant Membranes.
二酰甘油（DAG）是脂质合成与细胞信号转导的重要中间物，但传统生化分离会改变DAG池且浓度低，难以区分不同DAG池。本研究验证了一种遗传编码DAG生物传感器在活植物细胞中的应用。该传感器由黄色荧光蛋白（YFP）与蛋白激酶C的C1a结构域（C1aPKC）融合而成，可特异性结合DAG，并稳定表达于烟草BY-2细胞和拟南芥植株。共聚焦成像...
A new fluorescence-based method to monitor the pH in the thylakoid lumen using GFP variants.
ΔpH 依赖/Tat 途径仅利用质子动力势驱动蛋白质跨叶绿体类囊体膜运输。9-氨基吖啶荧光淬灭法常用于监测光照下类囊体膜两侧 ΔpH，但对低 ΔpH 值敏感性有限，且膜结合会产生虚假荧光信号。为开发更敏感、能监测类囊体腔真实 pH 的方法，作者将比率型 pH 敏感 GFP 变体 pHluorin 与 prOE17 转运肽融合，转入拟...
Quantitative Imaging of FRET-Based Biosensors for Cell- and Organelle-Specific Analyses in Plants.
基因编码的Förster共振能量转移（FRET）生物传感器可用于报告离子和小分子相对浓度、蛋白构象变化、翻译后修饰及蛋白相互作用，通常通过荧光强度比率分析定量。本文以拟南芥中检测无机磷酸盐（Pi）的FRET生物传感器cpFLIPPi-6.4m为例，建立了基于共聚焦显微镜的比率成像定量方法。作者对供体eCFP、受体cpVenus及FR...
Corrigendum: A fluorescent hormone biosensor reveals the dynamics of jasmonate signalling in plants.
本文是对《A fluorescent hormone biosensor reveals the dynamics of jasmonate signalling in plants》的勘误。原文报道了一种用于监测植物茉莉酸信号动态的荧光激素生物传感器 Jas9-VENUS。勘误指出，文中作为对照的 mJas9-VENUS 构建体由...