使用SDR®SensorDish閱讀器測量葉片O 2消耗率

     SDR是否可以測量外部代謝產物對葉片O 2消耗率的影響。具體而言，先前在代謝物對葉片O 2消耗速率的影響（使用Astec Global的Q2）中進行了觀察，觀察到10 mM脯氨酸（Pro）在14小時內引起大約兩倍的呼吸速率刺激。該測量的關鍵方面是持續(xù)時間（> 14小時）及其動態(tài)性質，因為我們對速率隨時間的變化感興趣。我采用了SDR設置，因此可以測量包含樣品的試管頂部空間中的氧氣。

背景：需要進行植物呼吸測量

     呼吸通量和光合速率是常規(guī)適用于植物的代謝通量測量方法，因此兩者都是了解植物生物化學和理學的關鍵工具。當前存在幾種可以測量植物呼吸氣體交換速率的技術，例如用于CO 2的紅外氣體分析儀和用于氧氣的Clark型O 2電極。兩種技術都具有低通量和持續(xù)時間短的測量技術，這阻礙了大規(guī)模的實驗設計，例如，這些實驗設計將用于植物育種者。澳大利亞研究委員會植物能量生物學中心（PEB）一直處于開發(fā)和試用用于植物的新呼吸測量技術的前沿。具體來說，使用O2依賴于熒光的猝滅已被用于多種高通量技術，例如SDRSensorDish®Reader，Seahorse或Astec Global的Q2。然而，在植物科學中很少使用這些技術，特別是海馬使用漂浮的植物組織的應用受到限制[1]。盡管我們已經嘗試過將標準SDR與先前帶有傳感器斑點的玻璃板結合使用，但是斑點在井底的位置與涉及液體和頂部空間的測量不兼容。目前，PEB的許多呼吸研究均依賴于第二季度。該機器基本上使用自己版本的傳感器點，這些傳感器點位于頂部螺旋管的蓋子和自動傳感器臂中。Q2可以很好地與各種植物組織配合使用，并且可以大大提高測量能力，如Scafaro et al。，2017 [2]中所評估。簡單的管和蓋設置也適用于液體介質的測量。這是一個很大的優(yōu)勢，因為它允許將化學物質引入呼吸測定法，從而大大擴展了其用途[3]。因此，我想測試SDR是否可以與Q2搭配類似的設置（帶有管和傳感器點帽），以及它是否具有*的測量性能。

材料與方法

    實驗設置簡單，快速（圖1）。當總容量為856 µL的塑料螺帽管充滿600 µL緩沖溶液（50 mM HEPES，10 mM MES，200 µM CaCl 2，pH 6.6）在存在或不存在10 mM Pro（或所需的任何其他化學物質）的情況下，留有256 µL的空氣頂空。將7毫米的葉盤打孔并漂浮在溶液上，并蓋上管蓋（n = 10）。所有測定中均應包括無葉盤的空白試管，因為它們必須去除大量背景噪音并提高數(shù)據質量。然后使用兩個3D打印適配器（PreSens）組裝SDR。一個SDR大約需要15分鐘的設置時間。提供的蓋子和管子是高質量的?？紤]到適配器的小設計，該單元的組裝非常堅固。在室溫下黑暗中收集氧氣數(shù)據。該測定以15秒的間隔進行過夜（?17小時）。數(shù)據已導出到Excel進行分析。

結果

     圖2顯示了一項實驗的氧氣測量結果，該實驗比較了用SDR記錄的未經處理的葉片與經過Pro處理的葉片。這些值用于進一步的消耗率計算。我通過減去無葉盤的空白試管中的平均消耗率來校正O 2消耗率隨時間的變化。然后將速率計算為移動1.5小時窗口（圖3A-B）。O 2消耗率軌跡隨時間的平滑度是用于計算移動斜率的時間窗口的函數(shù)：更大的窗口等于更平滑的軌跡。但是，出于本實驗的目的，空白消減后殘留的噪聲不是一個因素。根據Scafaro等人的方法，將O 2百分比轉換為摩爾值。2017 [2]。

    結果表明，SDR板與管和蓋的設置相結合，再現(xiàn)了以前使用Q2獲得的結果。對照葉片中O 2的消耗率隨時間逐漸下降（圖3A，C）。在Pro處理過的圓盤中，如預期的那樣，從開始孵育4小時開始，O 2消耗率隨時間增加（圖3B，C，D）。在圖3D中，我們比較了兩種不同的擬南芥基因型。該測定法能夠通過重復六次檢測先前觀察到的品系間表型差異。

資料品質

    關鍵因素是測量之間的技術差異。與其他呼吸測量設備相比，對照治療的重復痕跡顯示出較低的技術變異：變異系數(shù)為22.7％（其中包括生物學變異，因此潛在的技術變異更低）。較低的CV至關重要，因為它使確定具有合理重復次數(shù)的樣品類型之間的差異變得更加容易。在Pro處理過的葉盤中，由于生物變化，對Pro的響應在葉盤中不太均勻，因此可以預料到Pro處理過的葉盤中O 2消耗率的變化會增加。
    15 s的測量頻率足以解決數(shù)據中隨時間變化的模式。通過將設備放置在培養(yǎng)箱中來控制溫度的能力是植物呼吸研究的另一個優(yōu)勢。