Ich bin einer dieser glücklichen Menschen, die tun dürfen, was ich liebe; Ich lebe, arbeite und atme meine Forschung buchstäblich. Ich gehöre auch zu den glücklichen Menschen, die nicht an Heuschnupfen leiden; Zum Glück bin ich nach einem Tag der Phänotypisierung meines Rapses buchstäblich mit gelben Pollenflecken übersät (Bild 1). Ich bin Pflanzenwissenschaftler, und meine Forschung reicht von der Untersuchung der winzigen molekularen Veränderungen über die Wirkung eines einzelnen Gens und Proteins bis hin zur Untersuchung der Physiologie von Hunderten von Linien. Wie Sie wahrscheinlich schon erkennen können, interessiere ich mich für die Pollenentwicklung und alles, was damit zusammenhängt: das männliche Fortpflanzungsorgan (die Staubbeutel), die Umwelt, Pflanzenhormone und wie alles zusammenarbeitet, um diese erstaunlichen kleinen Pakete zu produzieren, die es Samen ermöglichen produziert werden.

Ich bin derzeit Post-Doc-Forscher im BBSRC BRAVO (Optimierung von Brassica-Raps und Gemüse) Projekt bei der Universität Nottingham, Vereinigtes Königreich. Dies ist ein erstaunliches Projekt, das alle Aspekte der Entwicklung von Brassica (Ölsaatraps, Senf, Grünkohl usw.) von Samen, Keimung, Zeitpunkt der Blüte, Blumen (und vor allem Pollen) bis hin zum Ertrag und wieder Samen betrachtet. BRAVO nutzt die natürliche Variation im Inneren Brassica Arten, um die Gennetzwerke zu verstehen, die lebenswichtige Prozesse und Beziehungen zwischen Genen steuern, um eine Verbesserung der Ernte anzustreben. Dieses Projekt bringt britische Pflanzenwissenschaftler und Industrie zusammen, um die Robustheit der Pflanzenleistung und die Anpassung an Umweltveränderungen zu erhöhen. Ich bin glücklich, Teil dieses fantastischen und unterstützenden Teams zu sein.

Was mache ich eigentlich im Alltag? Wie ich bereits erwähnt habe, betrachte ich die Physiologie in großen Versuchen mit Hunderten verschiedener Linien, um die natürliche Variation zu untersuchen. Bild 100 zeigt den Beginn meines aktuellen Versuchs – sie wachsen über den Winter ähnlich wie auf Feldern im ganzen Land und beginnen im Frühling zu blühen. Wenn der Frühling kommt, habe ich VIEL Mikroskoparbeit (Bild 2) und bin gespannt auf die Ergebnisse, die ich sehen werde. Mit konfokalen Mikroskopen kann ich Pollen und Staubbeutel in spektakulären Details betrachten. Ich werde mir die Pollenlebensfähigkeit und Pollenkeimung ansehen, um zu sehen, welche Linien den gesündesten Pollen produzieren und welche Linien den schlechtesten Pollen produzieren. Ich werde dann die Unterschiede zwischen diesen Linien vergleichen, um zu sehen, welche Gene beteiligt sein könnten.

Mithilfe der Mikroskopie kann ich auch verschiedene Aspekte der Pollenentwicklung genauer untersuchen. Verwenden Sie verschiedene Flecken in Brassica und Arabidopsis (eine Modellpflanze) Ich kann verschiedene Aspekte der Staubbeutel und Pollen hervorheben. Bild 4 zeigt die Lignin-Zellwandablagerungen im Endothecium-Gewebe (gelb), das für die Freisetzung von Pollen (rot) in die Umwelt unerlässlich ist. Neben Farbstoffen verwenden wir auch Reporter-Fluoreszenz-Tags, die mit interessierenden Proteinen verknüpft sind, um genau herauszufinden, wo und wann sie exprimiert werden. Bild 5 zeigt das abgetriebene Mikrosporenprotein, das mit dem gelb fluoreszierenden Protein verknüpft ist, das im Kern des Tapetumgewebes innerhalb der Staubbeutel exprimiert wird und für die Pollenentwicklung erforderlich ist, wie in veröffentlicht New Phytologist. Die Verwendung solcher Tags gibt uns ein besseres Verständnis dafür, wo sich die Proteine ​​befinden und was sie tun. Um dieses Wissen zu vertiefen, verwenden wir auch mutierte Pflanzen, bei denen das interessierende Protein nicht mehr funktionsfähig ist, um zu sehen, welche Auswirkungen es auf die Pflanze hätte. In Bild 6 und 7 verwenden wir einen Fleck, um die Pollenwand hervorzuheben – insbesondere einen Teil der Wand, der aus Exine besteht – wir können sehen, dass die Exine-Musterung auf dem Pollen beim Wildtyp (Bild 6) und einer Mutante (Bild 7) unterschiedlich ist ). Bei der Mutante ist das regelmäßige Muster nun stellenweise unterbrochen und unvollständig.

Aus meiner Forschung kann ich Unterschiede (Phänotyp) betrachten, die durch ein fehlendes Protein (Mutante) verursacht werden, wo das Protein normalerweise exprimiert wird, wie in der Exine-Färbung oben. Aber es ist auch wichtig, genau zu wissen, wann die Proteine ​​in der Entwicklung exprimiert werden. Dazu verwenden wir einen Farbstoff, um den Pollenkern zu markieren, der die Meiose, Mitose I und Mitose II durchläuft, um reifen Pollen zu produzieren. Anhand der Färbung können wir das genaue Entwicklungsstadium bestimmen. Bild 8, 9, 10 und 11 zeigen links den blau gefärbten Zellkern und rechts das helle Bild. Anhand der Kernzahl und -position sowie der Pollengröße, -form und -wand können wir erkennen, in welchem ​​​​Stadium sie sich befinden.

Wir haben auch das Glück, in den Pflanzenwissenschaften ein Lichtblattmikroskop und einen Mikro-Röntgen-CT-Scanner zu haben. Diese erzeugen Bilder in 3D, die es mir ermöglichen, die Größe und Form meiner Proben besser zu verstehen und wie der Pollen in der Anthere positioniert ist (Bild 12 bzw. 13). Der Röntgen-CT-Scanner hat auch den Vorteil, dass wir in die Staubbeutel schauen können, ohne sie zu sezieren, und im Fall von Gerste die sich entwickelnden Blüten im Stängel betrachten können (weitere Einzelheiten finden Sie in meiner Arbeit, die in veröffentlicht wurde Pflanzenmethoden)

Mit dem Werkzeug der Mikroskopie kann ich eine Fülle von Informationen über Staubbeutel und Pollen sowie die Proteine ​​entdecken, die bei der Pollenentwicklung eine Rolle spielen. Sie helfen mir, die Geheimnisse der Pollen und die Bedeutung, die sie bei der Nahrungsmittelproduktion spielen, zu lüften.