Polinizadores

Puntos cuánticos utilizados para rastrear el polen de las flores | Stellenbosch University

13 de Febrero 2019 – Stellenbosch University

Un biólogo de la polinización de la Universidad Stellenbosch en Sudáfrica está usando puntos cuánticos para rastrear el destino de los granos de polen individuales. Esto está abriendo nuevos caminos en un campo de investigación que se ha visto obstaculizado por la falta de un método universal para rastrear el polen durante más de un siglo.

En un artículo publicado en la revista Methods in Ecology and Evolution esta semana, el Dr. Corneile Minnaar describe este novedoso método, que permitirá a los biólogos de la polinización realizar un seguimiento de todo el proceso de polinización desde la primera visita de un polinizador hasta su punto final, o bien transferirse con éxito a el estigma de otra flor o se pierde en el camino.

A pesar de más de doscientos años de investigación detallada sobre la polinización, dice Minnaar, los investigadores no saben con seguridad dónde caen realmente la mayoría de los granos de polen microscópicamente pequeños una vez que dejan las flores: «Las plantas producen grandes cantidades de polen, pero parece más que el 90% nunca llega a los estigmas. Para la pequeña fracción de granos de polen que se abren camino hacia los estigmas, el viaje a menudo no está claro: ¿qué polinizadores transfirieron los granos y de dónde?

A partir de 2015, Minnaar decidió seguir donde muchos otros han fracasado hasta ahora, y aceptó el desafío a través de su investigación de doctorado en el Departamento de Botánica y Zoología de la Universidad de Stellenbosch (SU).

«La mayoría de las especies de plantas en la tierra dependen de los insectos para la polinización, incluyendo más del 30% de los cultivos alimenticios que comemos. Con los insectos que enfrentan un rápido declive global, es crucial que entendamos qué insectos son polinizadores importantes de diferentes plantas; esto comienza con el seguimiento del polen «, explica.

Se le ocurrió la idea de un método de rastreo de polen después de leer un artículo sobre el uso de puntos cuánticos para rastrear células cancerosas en ratas (https://doi.org/10.1038/nbt994). Los puntos cuánticos son nanocristales semiconductores que son tan pequeños que se comportan como átomos artificiales. Cuando se exponen a la luz UV, emiten una luz extremadamente brillante en una gama de colores posibles. En el caso de los granos de polen, descubrió que los puntos cuánticos con ligandos «lipófilos» que aman la grasa se pegarían teóricamente a la capa externa grasa de los granos de polen, llamada pollenkitt, y luego se pueden usar los colores brillantes de los puntos cuánticos. para «etiquetar» únicamente los granos de polen para ver dónde terminan.

El siguiente paso fue encontrar una manera rentable de ver los granos de polen fluorescentes bajo un microscopio de disección de campo. En ese momento, Minnaar todavía usaba un bolígrafo de juguete de un restaurante familiar con una pequeña luz LED UV que tomó prestado de uno de sus profesores.

“Decidí diseñar una caja de fluorescencia que pudiera caber bajo un microscopio de disección. Y, como quería que la gente usara este método, diseñé una caja que puede imprimirse en 3D fácilmente a un costo de aproximadamente R5,000, incluidos los componentes electrónicos necesarios «.

Hasta ahora, el método y la caja de excitación han demostrado ser un método fácil y relativamente económico para rastrear los granos de polen individuales: «He realizado estudios en los que capturé insectos después de que visitaron la planta con anteras marcadas con puntos cuánticos, y usted puede ver dónde se coloca el polen y qué insectos en realidad transportan más o menos polen «.

Pero la parte del trabajo posterior al etiquetado aún requiere horas y horas de cuidadoso recuento y comprobación: «Creo que probablemente he contado más de cien mil granos de polen en los últimos tres años», se ríe.

Como miembro postdoctoral en el grupo de investigación del profesor Bruce Anderson en el Departamento de Botánica y Zoología de la Universidad de Stellenbosch, Minnaar continuará utilizando el método para investigar las muchas preguntas sin respuesta en este campo.

El artículo, «Using quantum dots as pollen labels to track the fate of individual pollen grains»» se publicó el miércoles 13 de febrero de 2019 en la revista Methods in Ecology and Evolution y está disponible en línea en https://doi.org/10.1111 /2041-210X.13155 (una versión anterior no revisada por pares del artículo está disponible de forma gratuita en bioRxiv: https://doi.org/10.1101/286047)

En la foto de arriba (izquierda), el Dr. Corneile Minnaar, un biólogo de polinización en el Departamento de Botánica y Zoología de la Universidad de Stellenbosch, desarrolló una técnica que utiliza puntos cuánticos para rastrear los granos de polen individuales, abriendo así nuevos caminos en un campo de investigación que tiene ha sido obstaculizado por la falta de un método universal para rastrear el polen durante más de un siglo. Foto: Stefan Els

En la foto (derecha), granos de polen, marcados con puntos cuánticos verdes, amarillos y rojos, en un estigma y vistos aquí dentro de la caja de excitación.

Los archivos para imprimir en 3D la caja se pueden encontrar en línea en https://doi.org/10.1111/2041-210X.13155. De archivo: Corneile Minnaar

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