フーリエ変換赤外線スペクトルの判別分析を使用して、細胞壁変異体をスクリーニングする迅速な方法

葉のフーリエ変換（FTIR）顕微鏡法を使用して、広範囲の細胞壁表現型について多数の変異植物をスクリーニングする迅速な方法を開発しました。野生型の葉と以前に定義されたシロイヌナズナの細胞壁変異体のセットを区別できるモデルを確立し、検証しました。探索的主成分分析は、異なる細胞壁糖を欠く変異体が互いに区別できることを示しました。野生型からの細胞壁変異体の識別は、澱粉含有量の変動性または重度に変異化された集団に存在する可能性のある追加の無関係な突然変異とは無関係でした。次に、1000を超える変異誘発性亜麻植物から得られた葉のFTIRスペクトルの分析を開発し、野生型からのスペクトル変動がマハラノビス距離によって決定される野生型集団の範囲から有意に外れた59の植物を選択しました。選択された推定変異体の葉からの細胞壁糖は、ガスクロマトグラフィマス分析によってアッセイされ、42は中性糖組成に有意差を示しました。FTIRスペクトルは、残りの17の植物のうち6つがエステルまたはタンパク質の含有量を変化させたことを示しました。FTIRスペクトルの線形判別分析は、発達規制、環境適応、または遺伝的修飾の結果として現れる細胞壁の幅広い構造的および建築的変化を特定するための堅牢な方法であると結論付けています。

We have developed a rapid method to screen large numbers of mutant plants for a broad range of cell wall phenotypes using Fourier transform infrared (FTIR) microspectroscopy of leaves. We established and validated a model that can discriminate between the leaves of wild-type and a previously defined set of cell-wall mutants of Arabidopsis. Exploratory principal component analysis indicated that mutants deficient in different cell-wall sugars can be distinguished from each other. Discrimination of cell-wall mutants from wild-type was independent of variability in starch content or additional unrelated mutations that might be present in a heavily mutagenised population. We then developed an analysis of FTIR spectra of leaves obtained from over 1000 mutagenised flax plants, and selected 59 plants whose spectral variation from wild-type was significantly out of the range of a wild-type population, determined by Mahalanobis distance. Cell wall sugars from the leaves of selected putative mutants were assayed by gas chromatography-mass spectrometry and 42 showed significant differences in neutral sugar composition. The FTIR spectra indicated that six of the remaining 17 plants have altered ester or protein content. We conclude that linear discriminant analysis of FTIR spectra is a robust method to identify a broad range of structural and architectural alterations in cell walls, appearing as a consequence of developmental regulation, environmental adaptation or genetic modification.