Design and fabrication of an improved dynamic flow cuvette for 13CO2 labeling in Arabidopsis plants
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Stable isotope labeling is a non-invasive, sensitive means of monitoring metabolic flux in plants. The most physiologically meaningful information is obtained from experiments that take advantage of the natural photosynthetic carbon assimilation pathway to introduce a traceable marker with minimal effects on the physiology of the organism. The fundamental substrate in isotopic labeling experiments is13CO2, which can reveal the earliest events in carbon assimilation and realistically portray downstream metabolism when administered under conditions suitable for making kinetic inferences. Efforts to improve the accuracy and resolution of whole plant labeling techniques have focused on improvements in environmental control, air flow characteristics, and harvesting methods. Results Here we present a dynamic flow cuvette designed for singleArabidopsis thalianalabeling experiments. We have also verified its suitability for labelingNicotiana benthamianaand essential oils inPelargonium graveolens. Complete plans for fabrication of this device are included. The design includes three important innovations. First, uniform, circular air flow over the rosette surface is accomplished by a fan and deflector that creates a mini-cyclone effect within the chamber interior. Second, a network of circulating canals connected to a water bath provides temperature control to within ± 0.1 ºC under variable irradiance, humidity, and air flow conditions. When photosynthetically active radiation (PAR) was varied over a range of 1000 μEinsteins m−2 s−1with no adjustment to the external temperature control system, the abaxial leaf temperature changed by < 3 ºC/1000 PAR. Third, the device is fully compatible with liquid nitrogen quenching of metabolic activity without perturbation of the light environment. For short labeling experiments (< 10 s), the most critical variable is the half-life (t1/2) of the atmosphere within the chamber, which determines the maximum resolution of the labeling system. Using an infrared gas analyzer, we monitored the atmospheric half-life during the transition from12CO2to13CO2air at different flow rates and determined that 3.5 L min−1is the optimal flow rate to initiate labeling (t1/2 ~ 5 s). Under these conditions, we observed linear incorporation of13C into triose phosphate with labeling times as short as 5 s. Conclusions Advances in our ability to conduct short term labeling experiments are critical to understanding of the rates and control of the earliest steps in plant metabolism. Precise kinetic measurements in whole plants using13CO2inform metabolic models and reveal control points that can be exploited in agricultural or biotechnological contexts. The dynamic labeling cuvette presented here is suitable for studying early events in carbon assimilation and provides high resolution kinetic data for studies of metabolism in intact plants under physiologically realistic scenarios.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 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 ».