生物传感器打开调查植物内部运作新视角

科技日报实习记者 张佳欣

日前，德国拜罗伊特大学和图宾根马克斯·普朗克发育生物学研究所科学家开发出一种新型传感器，可以实时显示植物细胞中发展素的空间漫衍，并可快速检测环境变革对植物发展的影响。这种传感器为研究人员打开了调查植物内部运作的全新视角。相关研究成就颁发在最近的《自然》杂志上。

无论是种子的胚胎发育、根系发展，还是植物对阳光偏向的反响，发展素都具有协调植物对外界刺激反响的功能。为了触发对外部刺激的反响，它必需存在于所需的细胞组织中。迄今为止，人们还无法在细胞辨别率上直接确定发展素的时空漫衍。

此次，研究人员开发出一种新型基因编码的生物传感器，可将植物体内发展素的漫衍定量可视化。其非凡之处在于，它是一种植物经改革后可本身发生的人造卵白质，而不必经由外部引入。他们操作这种传感器实时调查了细胞组织需要发展素的时空间漫衍动态过程。

在开发这种生物传感器时，研究人员发明大肠杆菌中有一种卵白质可与两种荧光卵白偶联，并在这些配对卵白非常接近时产生荧光共振能量转移（FRET）。这种卵白可与氨基酸色氨酸结合，但与发展素的结合要差得多。他们但愿通过基因改革，使其能更好地与发展素结合，并使其FRET效应只在卵白质与发展素结合时产生。

研究人员对植物进行了基因改革，使其在某种刺激下可在细胞组织中发生满足这些要求的卵白质。于是，新型生物传感器诞生了：强烈的荧光信号表白了细胞组织中发展素的位置，提供了细胞内发展素漫衍的精确“快照”，且不会对发展素控制过程造成永久影响。

“传感器的成长是一个漫长的过程，在这个过程中，我们已经获得了关于卵白质如何被选择性地改变以结合特定小分子的根基见解。”拜罗伊特大学卵白质设计学传授比尔特·哈克说，“预计在未来几年，新的生物传感器将发明更多关于植物内部运作以及它们对外界刺激反响的新见解。”