Nguồn: Jones K, Kim DW, Park JS, Khang CH. 2016. Live-cell fluorescence imaging to investigate the dynamics of plant cell death during infection by the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. BMC Plant Biol. 2016 Mar 22;16(1):69. doi: 10.1186/s12870-016-0756-x.

NGUYÊN TẮC CHUNG

Sự chết của tế bào có vai trò quan trọng trong sự tương tác giữa ký sinh và ký chủ. Muốn nghiên cứu tế bào chết do ký sinh gây ra, người ta cần hiểu được những công cụ có tính chất tế bào học cho phép chúng ta không những chỉ xác định được sức sống của tế bào cây chủ, mà còn hiểu được những sự kiện xảy ra trong tế bào dẫn đến tế bào chết thông qua việc quan sát bằng mắt sự phát triển của pathogen. Ở đây, người ta mô tả phương pháp chụp ảnh một tế bào sống để hiểu cặn kẽ các diễn biến của sự chết tế bào lúa (Oryza sativa). Phương pháp được thực hiện trong cách quan sát tế bào sống nhờ kính hiển vi để xem tế bào lúa bị nhiễm bệnh đốm vằn hoặc bị nhiễm bệnh đạo ôn trên cơ sở hỗ trợ của huỳnh quanh nhằm xem vi nấm Magnaporthe oryzae với phẩm nhuộm huỳnh quang FDA (dyes fluorescein diacetate) và PI (propidium iodide). FDA duy nhất nhuộm tế bào chất của tế bào sống, sau đó người ta quan sát rõ không bào (vacuole), trong khi phẩm nhuộm PI giúp chúng ta xem xét nhân của tế bào chết.

KẾT QUẢ

Các tác giả lần đầu tiên chứng minh được kiến hiển vi “confocal” là công cụ hữu ích xem xét bệnh đốm vằn có nhuộm phẩm huỳnh quang FDA và PI làm phân biệt rất rõ tế bào chết do bệnh và tế bào chết do cơ giới. Phẩm màu huỳnh quang FDA xác định được tế bào chất của tế bào sống, chỉ ra được tính nguyên vẹn của không bào và màng plasma. Người ta lần đầu tiên quan sát được các hợp phần của fluorescein chưa từng được báo cáo trước đây trên tế bào chết do cơ giới. Những chi tiết đóng góp này gồm có: (1) sự phân bố “fluorescein” có tính chất đồng dạng tại vùng được tăng cường tế bào chất do không bào nhăn nhúm lại; (2) gia tăng cường độ của “fluorescein”; và (3) sự ngăn chận tín hiệu sáng hơn chỉ có trong tế bào bị ảnh hưởng do sự đóng lại của plasmodesmata (vách tế bào liên màng). Họ quan tâm đến các thành phân của fluorescein mới phục vụ cho nghiên cứu. Những hình ảnh xuất hiện cùng một lúc của vi nấm M. oryzae được đánh dấu bằng huỳnh quang (màu đỏ) và đánh dấu bằng phẩm nhuộm FDA (màu xanh lá cây) trong tế bào lúa cho thấy đặc điểm của sự tương tác có tính chất bán tự dưỡng (hemibiotrophic). Do vậy, những tế bào bị xâm nhiễm bệnh mới vẫn còn sống nhưng ngay sau đó, chúng bắt đầu chết khi vi nấm phát triển sang những tế bào lân cận, và tính chất phức tạp của tương tác sinh dưỡng bên ngoài (biotrophic) kết hợp nhau trong không bào. Đó là những nội dung mới của fluorescein trong tế bào bị xâm nhiễm bệnh. Thành phần nhuộm phẩm màu FDA được theo dõi từ tế bào bị nhiễm bệnh diễn biến theo vị trí di động của tế bào chất (tế bào sống có không bào còn nguyên vẹn), cho đến những hợp phần mới (tế bào nhuộm phẩm màu với vách liên bào bị đóng với “closed plasmodesmata”  không bào nhăn nheo hoặc bị đứt gãy), không có huỳnh quang trong tế bào chết.

Xem: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27000073

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 1: Phẩm màu FDA và PI biểu hiện trên tế bào sống. a Fluorescein diacetate (FDA) và propidium iodide (PI) nhuộm màu tế bào. Trên cùng:  không có phân tử fluorescent FDA xuyên thấu màng plasma và bị thủy phân bởi “intracellular esterases” để cho ra fluorescein. Fluorescein có tính chất không thấm nước ở màng tích tụ trong tế bào chất rồi biểu hiện thành huỳnh quang xanh lá cây. Dưới cùng: Trong tế bào chết có màng plasm a không bình thường, PI xâm nhập vào tế bào và tương tác với DNA để hình thành huỳnh quang màu đỏ sáng trong nhân. PI còn nhuộm huỳnh quang thành tế bào của cả hai tế bào chết và tế bào sống. b Hình ảnh trong kính hiển vi biểu hiện tế bào lúa bị nhiễm bệnh đốm vằn (trên) và tế bào nhiệp dục lá “mesophyll” (dưới) với FDA (xanh) và PI (đỏ). Thanh dài = 20 μm. c “Time-course average pixel intensity of FDA-stained rice sheath epidermal cells. Blue line is an average ± SD of intensity measurements of defined regions of cytoplasmic fluorescence” với n = 6 tại mỗi thời điểm. Cường độ fluorescein đạt đỉnh sau 15 phút nhuộm phẩm màu rồi sau đó giảm dần.