Kodama教授,您实验室的重点是什么?
我的实验室在一家领先的植物细胞生物学研究所。我们研究细胞内细胞器的排列及其运动机制。最简单的例子是叶绿体的行为,在光照下,叶绿体改变其细胞内位置以优化光合活性和/或减少光损伤。我们有兴趣阐明支配这种重新定位的机制。
为什么内源性荧光是您研究领域的一个问题?
内源荧光的处理是植物研究中一个长期存在的问题。例如,它可能以荧光蛋白信号的形式出现在叶绿体中,从而导致错误的结论。内源性荧光很难通过对样品进行化学处理来消除(它们通常会破坏样品)。传统的光谱分解方法也失败了。
时间选通检测是如何改变你的实验的?
当我们第一次在一个样本上应用时间门控成像时,内源性荧光“消失”了。我的学生非常兴奋。我记得我说:“这太棒了!”,当我看到结果时。现在,我们常规使用时间门控成像,可以对任何蛋白质进行成像,而不必担心内源性的贡献。
例如,我们研究了光敏素(phototropin)的光诱导细胞反应,这是一种定位于叶绿体外围蛋白与YFP荧光蛋白融合的蓝光光感受器。当使用这种荧光结构进行成像时,重要的是考虑内源性叶绿素荧光的贡献。在我们实验室的早期出版物中,我们通过时间选通检测证明了这一点[1].
叶绿体含有对光合作用很重要的绿色颗粒。在弱光条件下,它们被放置在靠近细胞表面的位置,以优化光产率。如果它们暴露在较高的辐照条件下,它们会向细胞中心移动以避免损伤。叶绿体对温度也有类似的反应,我们最近发现叶绿体是一种温度受体[2].我们发布了一个短消息具有叶绿体移动效果的视频剪辑在我们的主页。反应是在低温下进行的。然而,叶绿体利用光的能力随着温度的降低而降低。在低温下,叶绿体似乎误解了这种刺激,并移动到细胞的中心,好像受到强烈的照射。光和温度的影响是非常密切相关的。由于叶绿体在细胞中的位置会随着光照强度的变化而发生动态变化,因此通过观察植物细胞就可以判断当前的状态是弱光环境还是强光环境。当我们分析人工环境下的植物细胞时,我们发现叶绿体在细胞中的位置会影响植物的生长。
这些发现将如何改变我们的日常生活?
我相信我们种植植物的方式正在发生变化。例如,东日本大地震后,许多农场依赖于重建工作。我参观了其中一个农场,我意识到在这种非常具体的情况下,利用植物生理学来优化生长因子有很大的潜力。在此之前一直是农民的人种植的蔬菜适合土地,所以没有必要适应环境。然而,当同样的蔬菜必须在室内生长时,影响生长的因素,如光照强度和温度,起着关键作用。在我的实验室里,我们认为这是一个机会,利用叶绿体作为生长传感器,提供一种技术,让植物更好地适应环境[3].
为什么你们继续在实验植物研究中使用成像方法?
用显微镜进行研究提供了揭示新发现的能力。在细胞里,有许多事情我们还不知道,就像有许多事情我们看不见一样。我们可以找到肌动蛋白、微管丝、叶绿体、线粒体,只是举几个例子。由于细胞器的移动,找到它们是极其复杂的。显微镜提供了一个独特的视角来了解这个世界,没有什么能与第一次通过目镜观察到的新发现相比。
本次采访翻译自日本的网页.
工具书类
- Y.Kodama,叶绿体自发荧光的时间选通允许在植物中进行更清晰的荧光成像,PLOS ONE(2016)第11卷,国际空间站。3,e0152484,DOI:10.1371/journal.pone.0152484。
- Fujii, H. Tanaka, N. Konno, Y. Ogasawara, N. Hamashima, S. Tamura, S. Hasegawa, Y. Hayasaki, K. Okajima, Phototropin感知温度基于其光激活状态的寿命,PNAS(2017)第114卷,第9206-9211页,DOI: 10.1073/ PNAS .1704462114。
- 日本专利申请号2014-147821,日本专利局。