Növényi vasháztartás-vizsgálatok az Európai Szinkrotronsugárzási Intézetben
A franciaországi Európai Szinkrotronsugárzási Intézet (European Synchrotron Radiation Facility, ESRF) pályázatán nyert el 4x24 óra mikroszkópos Röntgenfluoreszcencia-leképezéses (mikro-XRF) és mikroszkópos Röntgenabszorpció-spektroszkópiai (mikro-XANES) műszerhasználati időt Solti Ádám és kutatócsoportja. A mikro-XRF és mikro-XANES módszerek segítségével szeretnék pontosan kimutatni, hogy a levelekben az öregedés megindulásával a vas mely sejtalkotókban és milyen kémiai formákban halmozódik, majd szabadul fel.
“A munka elvégzéséhez interdiszciplináris csapatra volt szükség. A mikroszkópos mintaelőkészítések, fény- és transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok terén szükség volt a Növényszervezettani Tanszék adjunktusa, Solymosi Katalin munkájára és tapasztalatára. Maria Gracheva fizikus, az ELKH Energiatudományi Kutatóintézet munkatársa, egyben az ELTE Magkémiai Laboratóriumának vegyész doktorandusza a Mössbauer-spektroszkópiában és elemanalitikában szerzett jártasságával erősítette a csapatot. Nagy szükségünk volt doktoranduszomra, Sági-Kazár Mátéra a növényélettan és a műszeres mérések mellett az informatikai jártassága miatt is” - meséli Solti Ádám, a mérések ötletgazdája és a témához kapcsolódó OTKA pályázat (OTKA K135607, Szeneszcencia, autofágia és vas-felszabadulás a plasztiszokból: A vas allokációjának átrendeződése növényekben) témavezetője.
Luis Carlos Colocho Hurtarte és Sági-Kazár Máté mintát helyeznek be a műszerbe.
“A minták előkészítése is nagy kihívás volt - magyarázza Sági-Kazár Máté - az ESRF-ben dolgozó, műszerekért felelős két kolléga, Hiram Castello-Michel és Luis Carlos Colocho Hurtarte Zoom-on keresztül, valamint szakcikkek és videók segítségével mutatták meg, mi a tökéletes mintaelőkészítés módja a krioprotektáns anyagban történő lefagyasztástól a minta eljuttatásán keresztül annak feldolgozásáig.”
Segítségükkel a Budapesten előkészített minták a helyszínen krio-mikrotómmal lettek megmetszve. Ez a különleges eljárás lehetővé teszi a sejtek vas-vegyületeinek az élő sejtekre jellemző helyen és kémiai formában történő megőrzését és tanulmányozását. A mintákat tehát az ELTE kutatói több héttel a vizsgálatok előtt elkészítették, és egy különleges, fagyasztva történő szállítási eljárással juttatták a vizsgálatok helyszínére. Természetesen a kutatók minden lehetőségre készültek, így biztosították, hogy probléma esetén élő növények is rendelkezésükre álljanak a kutatóhelyen.
Egy lúdfű (Arabidopsis thaliana) növény levelének keresztmetszetén végzett mikro-XRF mérés eredménye.
A négy teljes napig egyfolytában rendelkezésre álló műszeridő a minták helyszíni előkészítésével és a mérések utáni “leszereléssel” együtt valójában 8 napos utazást jelentett a kutatócsoportnak. Mivel a mérések és műszerek valóban éjjel-nappal zajlottak, szükség is volt a négy fős csoportra, és több műszakra, melyekben egymást váltották a kutatók a műszerek kezelésében.
A hatalmas átmérőjű részecskegyorsító belső terének egy részlete.
“A kutatói életforma egyik legizgalmasabb része az, amikor új területekre merészkedünk, és új intézményekben, új módszereket tanulunk meg, illetve elhagyjuk a komfort-zónánkat” - magyarázza Solymosi Katalin adjunktus. “Emellett a PhD-hallgatók számára egy ehhez hasonló tapasztalat kiváló lehetőség önmaguk fejlesztésére, és egyben annak is végső próbatétele lehet, hogy vajon valóban megállják-e a helyüket önálló kutatóként. E téren mindkét velünk utazó fiatal kutató kiválóan vizsgázott. Külön büszkeség, hogy a fogadó laboratórium munkatársai is nagyon elégedettek voltak a méréssel, a diákjaink önállóságával és a csoportunk munkájával, és bátorítottak bennünket más témákban történő újbóli pályázásra, és az együttműködés folytatására.”
A mérések során számos elem (K, Ca, Mg, Mn, Fe, Ti) elhelyezkedését és a vas kémiai formáit sikerült a levelek sejtjeiben azonosítani. A műszeres méréseket természetesen még hosszú elemzések, számolások és más módszerekkel kapható eredményekkel való összevetés követi, azonban már az előzetes adatok alapján is egyértelmű, hogy a grenoble-i kutatómunka sikeres volt, és a tudomány számára új eredményekkel szolgált. Solti Ádám kutatócsoportjának munkájáról itt lehet többet olvasni.
A kutatók az ELTE Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszékén található, a VEKOP-2.3.3-15-2016-0008 pályázat keretében beszerzett, alacsonyabb felbontású és érzékenységű XRF készüléken már kaptak előzetes eredményeket, illetve áprilisban Triesztben a ELETTRA szinkrotronban jártak hasonló, párhuzamosan futó munka mérései céljából. A különleges grenoble-i műszeren való vizsgálathoz először is egy, a kutatási témát röviden bemutató műszeridő-pályázatot kellett benyújtsanak. A beérkező pályázatok támogatásáról, azok rangsorolását követően az ESRF vezetésében egy többtagú szakértői bizottság dönt, így ők határozzák meg azt is, hogy mennyi mérőidőt valamint anyagi támogatást biztosítanak a mérésekhez. A műszerhasználat mellett a jelen kutatáshoz az ESRF három kutató kiutazásának és teljes kint tartózkodásának költségeivel is hozzájárult.
Borítókép: A kutatócsoport az Európai Szinkrotronsugárzási Intézet (ESRF) épületének főbejárata előtt (Sági-Kazár Máté, Solti Ádám, Solymosi Katalin és Maria Gracheva).