世界范围内的作物越来越容易受到大流行病的影响，因为疾病会依赖全球人员和货物流动，从大陆到大陆。柑橘绿化等韧皮部疾病是一种特别具有破坏性的植物病害，在全球范围内造成了严重的经济破坏。然而，这些疾病可能难以研究，因为韧皮部细胞相对难以接近且难以分离。在最近一期植物科学应用中提出的工作中，佛罗里达大学柑橘研究和教育中心的Ed Etxeberria博士及其同事提出了一种鉴定植物组织韧皮部细胞的新技术。
“由于其难以接近的性质，韧皮部限制性疾病几乎不可能在植物中治愈或治疗，因此在经济和生物方面都会带来巨大风险。从经济角度来看，轻度韧皮部疾病可通过减少大量减少农业产量主要农产品的质量和数量。在最糟糕的情况下，它们可以拼写成熟产业的终结，就像波多黎各的柑橘产业一样，“该研究的通讯作者Etxeberria博士说。“从生物学角度来说，这些疾病威胁着受影响物种的生存。”
为了对抗韧皮部疾病的破坏，研究人员必须详细了解这些病原体使植物韧皮部细胞变形的方式，称为筛选元件和伴侣细胞。今天，关于柑橘绿化等疾病如何影响这些对植物营养素运输至关重要的韧皮部细胞，许多基本问题仍未得到解答。“我们有兴趣了解[柑橘绿化]细菌产生的信号，它是指导筛子元素的生理变化，是由伴生细胞介导的，是遗传的还是化学的。”作为回答这个问题的第一步，韧皮部细胞必须被隔离。然而，这提出了技术挑战，因为韧皮部细胞占总细胞的不到1%，深埋在植物组织中，并且散布在其他细胞类型中。
用于鉴定韧皮部细胞的现有技术依赖于称为forisomes的韧皮部特异性蛋白质的存在。然而，forisomes仅存在于豆科植物的韧皮部细胞中，限制了该方法的应用。这里介绍的技术通过使用细胞器特异性染料和荧光显微镜利用韧皮部细胞的独特解剖结构。例如，称为筛元素的韧皮部细胞缺乏细胞核和液泡，但具有壁细胞线粒体，因此当组织用细胞器特异性Hoechst 3342，中性红和MitoTracker Green染色并用荧光显微镜观察时，这些细胞变得明显。这种方法适用于柑橘之外，因为它依赖于韧皮部细胞的解剖学，而不是不同物种的蛋白质标记物。
虽然研究韧皮部疾病是迄今为止该技术最紧迫的应用，并且是本研究的动机，韧皮部细胞的鉴定也可以帮助研究其他植物学问题。“识别韧皮部细胞可以帮助韧皮部生理学的其他领域，例如表征膜结合载体或通道的位置，它们在整个植物中的位置，以及它们的性质取决于它们在源组织或宿组织中的分布，”Etxeberria博士说。此外，由于它涉及细胞壁的消化，“这种方法可用于研究膜特性，如离子通量，膜电性质和膜弹性的生物物理学 - 这是一项对完整细胞无法实现的研究。”
使用已建立的生物学方法，如细胞壁消化，细胞器特异性染色和荧光显微镜，Etxeberria博士及其同事开发了一种技术，可以准确地将韧皮部细胞分离到植物中。虽然这种技术有广泛的应用，但它将立即投入使用，以了解和对抗导致全球作物歉收的破坏性韧皮部疾病。