Методика получения визуальной и количественной информации корневой структуры от рентгеновской компьютерной томографии данных, полученных в почве-представлен.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Распаковка Метрики для трехмерных систем корней: Том и анализа поверхности из In-почвы рентгеновской компьютерной томографии данных
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Корни растений играют решающую роль в растительно-почвенно-микробных взаимодействий, которые происходят в ризосфере, а также процессы с важными последствиями изменения климата и управления культуры. Количественные данные размера на корни в их родной среде неоценима для изучения роста корней и экологических процессов с участием растений. Рентгеновская компьютерная томография (XCT) было продемонстрировано , чтобы быть эффективным инструментом в месте корня сканирования и анализа. Мы стремились разработать безболезненного и эффективный инструмент, который аппроксимирует поверхность и объем корня, независимо от его формы из данных трехмерной (3D) томография. Корневая структура dropseed Prairie (Sporobolus heterolepis) образец визуализируют с помощью Xct. Корень был перестроен, а основной корень структура была извлечена из данных, используя комбинацию лицензированных и с открытым исходным кодом. Изоповерхность многоугольная сетка была затем создана для удобства анализа. Мы разработали тон отдельное приложение imeshJ, генерируемый в MATLAB 1, для расчета объема корневой системы и площадь поверхности от сетки. Выходы imeshJ имеют площадь поверхности (в мм 2) и объем (в мм 3). Процесс, используя уникальное сочетание инструментов от визуализации до количественного анализа корня, описывается. Сочетание XCT и программного обеспечения с открытым исходным кодом оказался мощным сочетанием неинвазивного изображения растений образцы, корень сегмент данных и извлечения количественной информации из 3D данных. Эта методика обработки 3D-данных должны быть применимы к другим системам материал / образец, где есть связь между компонентами подобного ослабления рентгеновского и трудности возникают с сегментацией.
Введение
Корни, как часть ризосферы 2-5, представляют собой «невидимую» часть биологии растений , так как почва затрудняет корни изображения неинвазивным 6, 7. Тем не менее, изучая рост корневой системы и взаимодействия в среде почвы имеет решающее значение для понимания рост корней / растений и круговорот питательных веществ, что в свою очередь влияет на лесоразведения, продовольственная безопасность и климат. Рентгеновская компьютерная томография (XCT) доказал, что является ценным инструментом для неинвазивной визуализации корневых растений образцов в их локальных средах 8. Для того чтобы измерить развитие корневой системы и изменения размер....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Внимание: Работа сканера при помощи рентгеновской томографии требует как общей подготовки излучения и приборов конкретного обучения радиационной безопасности. Все соответствующие процедуры, относящиеся к лабораторным экспериментатора должны быть соблюдены.
1. Корень обработки изображений
Примечание: Этот шаг описывает томографию травы образца, проведенных в его первоначальной почве в трубчатом пластмассовом горшке (пластиковая трубка диаметром 40 мм, высотой 210 мм и толщиной стенок около 2 мм).
- Поместите растение в горшке на образце манипулятором прибора на расстоянии требуемого для целевого увеличения. Для установки в держатель диаметро....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Образец , состоящий из двух стеблей нативного травы Prairie dropseed (Sporobolus heterolepis) и исходного грунта вокруг него был взят из жилой зоны и помещен в небольшой держатель форме трубки видно на рисунке 1. Реконструированный размер воксела данных составлял приблизительно 31 мкм х 31 мкм х 31 мкм. Файл Реконструированный объем был использован для создания стека изображений из выбранной ориентации (вид сверху) с помощью программы обработки изображений с отк.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Сочетание нескольких программ с открытым исходным кодом доказанных рентгеновской компьютерной томографии и стать мощной комбинацией для неинвазивного изображения растений образцы, корень сегмент данных и извлечения количественной информации (площади поверхности и объема) из 3D данных. Наша способность визуализировать и измерить функции всегда ограничивается разрешением сканирования, а также от ограничений программного обеспечения RooTrak. Тем не менее, разрешение сканирования было достаточно, чтобы захватить большинство.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Нам нечего раскрывать.
Благодарности
Эта работа была выполнена в Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде, национальном научном пользовательском объекте, спонсируемом Управлением биологических и экологических исследований Министерства энергетики и расположенном в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| X-Tek/Metris XTH 320/225 кВ | Nikon Метрологический | рентгеновский томограф | |
| Inspect X | Nikon Metrology | Программное обеспечение для управления прибором | |
| CT Pro 3D | Программное обеспечение для метрологической | , версия XT 2.2 | |
| VG Studio MAX | Visual Graphics GmbH | Программное обеспечение для визуализации 3D объемов, версия 2.1.5 | |
| ImageJ | Open source | Программное обеспечение для обработки и анализа изображений, версия 1.6 | |
| RooTrak | открытым исходным кодом | , версия 0.3.1-b1 beta | |
| imeshJ | EMSL | MATLAB скрипт, разработанный авторами | |
| травы Prairie Образец | получен из земли в жилом районе |
Ссылки
- MATLAB. , The Mathworks, Inc. Available from: http://www.mathworks.com/products/matlab (2015).
- McKenzie, B. M. The Rhizosphere: An Ecological Perspective. Eur. J. Soil Sci. 59 (2), 416-417 (2008).
- Farrar, J., Hawes, M., Jones, D., Lindow, S.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
