A Study of the Spatial Distribution of Gossypol and Other Terpenoids in Cotton Leaves and Ovules

Význam tématu

Terpenoidy představují klíčové sekundární metabolity rostlin podílející se na obraně, přilákání opylovačů a dalších fyziologických funkcích. Prostorová lokalizace těchto sloučenin na mikroskopické úrovni umožňuje lepší pochopení jejich biosyntézy, akumulace a role v buňkách. Obrazovací hmotnostní spektrometrie propojuje optickou mikroskopii s distribucí metabolitů a otevírá nové možnosti pro přesnou analýzu v malých tkáňových strukturách.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na mapování prostorového rozložení gossypolu, hemigossypololu a hemigossypolonu v listech a semenných obalech bavlníku. Pomocí přístroje iMScope QT s prostorovým rozlišením 5 µm byly analyzovány jednotlivé žlázky jako oblasti zájmu a kvantifikován relativní obsah terpenoidů. Výsledky byly porovnány mezi listovými a ovulárními žlázkami.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly zmraženy v 10% želatině, nařezeny na 10 µm řezy a umístěny na indium–tin–oxidové sklo. Matrice CHCA byla nanesena sublimační technikou iMLayer do tloušťky 0,7 µm a následně rekrystalizována v methanolové atmosféře. Analýza proběhla v negativním iontovém režimu na iMScope QT, který kombinuje optický mikroskop, AP-MALDI zdroj a Q-TOF analyzátor. Pro sekcionování byla použita zmrazovací mikrotom Leica CM1950.

Hlavní výsledky a diskuse

Gossypol a hemigossypolon vykazují výrazně vyšší intenzitu signálu v žlázkách semenných obalů než v listech, zatímco hemigossypolon je naopak koncentrovanější v listech. Distribuce v ovulárních žlázkách je rovnoměrná, kdežto v listech se lokalizace omezí na konkávní pásmo. Různé tvary a velikosti žlázek korelují s mírou akumulace terpenoidů.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoké prostorové rozlišení umožňuje studium metabolitů přímo na úrovni jednotlivých buněčných struktur. Kombinace optické mikroskopie a MS imagingu nabízí kompletní vizualizaci anatomie a chemické složky bez nutnosti barvení. Metoda je vhodná pro výzkum rostlinné fyziologie, regulaci biosyntézy a screening rostlinných metabolitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metody na další třídy sekundárních metabolitů a kombinace s jinými zobrazovacími technikami. Další vývoj kvantitativního MS imagingu a vylepšené prostorové rozlišení mohou přinést podrobnější vhled do buněčných procesů a metabolických drah.

Závěr

iMScope QT prokázal spolehlivost při sledování prostorového rozložení terpenoidů v bavlníku. Studie potvrdila rozdílnou akumulaci gossypolu a jeho derivátů v listech a semenných obalech a nabídla novou platformu pro vizualizaci endogenních metabolit v rostlinných pletivech.

Reference

• Mol Plant. 2023, 16(12):1990-2003