Isotope ratio-based quantification of carbon assimilation highlights the role of plastidial isoprenoid precursor availability in photosynthesis
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background We report a method to estimate carbon assimilation based on isotope ratio-mass spectrometry (IRMS) of 13CO2 labeled plant tissue. Photosynthetic carbon assimilation is the principal experimental observable which integrates important aspects of primary plant metabolism. It is traditionally measured through gas exchange. Despite its centrality in plant research, gas exchange performs poorly with rosette growth habits typical of Arabidopsis thaliana, mutant lines with limited biomass, and accounts poorly for leaf shading. Results IRMS-based carbon assimilation values from plants labeled at different light intensities were compared to those obtained by gas exchange, and the two methods yielded similar values. Using this method, we observed a strong correlation between 13C content and labeling time (R2 = 0.999) for 158 wild-type plants labeled for 6 to 42 min. Plants cultivated under different light regimes showed a linear response with respect to carbon assimilation, varying from 7.38 nmol 13C mg−1 leaf tissue min−1 at 80 PAR to 19.27 nmol 13C mg−1 leaf tissue min−1 at 500 PAR. We applied this method to examine the link between inhibition of the 2C-methyl-d-erythritol-4-phosphate (MEP) pathway and suppression of photosynthesis. A significant decrease in carbon assimilation was observed when metabolic activity in the MEP pathway was compromised by mutation or herbicides targeting the MEP pathway. Mutants affected in MEP pathway genes 1-DEOXY-d-XYLULOSE 5-PHOSPHATE SYNTHASE (DXS) or 1-HYDROXY-2-METHYL-2-(E)-BUTENYL 4-DIPHOSPHATE SYNTHASE (HDS) showed assimilation rates 36% and 61% lower than wild type. Similarly, wild type plants treated with the MEP pathway inhibitors clomazone or fosmidomycin showed reductions of 52% and 43%, respectively, while inhibition of the analogous mevalonic acid pathway, which supplies the same isoprenoid intermediates in the cytosol, did not, suggesting inhibition of photosynthesis was specific to disruption of the MEP pathway. Conclusions This method provides an alternative to gas exchange that offers several advantages: resilience to differences in leaf overlap, measurements based on tissue mass rather than leaf surface area, and compatibility with mutant Arabidopsis lines which are not amenable to gas exchange measurements due to low biomass and limited leaf surface area. It is suitable for screening large numbers of replicates simultaneously as well as post-hoc analysis of previously labeled plant tissue and is complementary to downstream detection of isotopic label in targeted metabolite pools.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».