Method Article

باستخدام التصوير المقطعي عالي الدقة لتصور البنية الثلاثية وظيفة الأوعية الدموية النباتية

DOI:

10.3791/50162

April 5th, 2013

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عالية الدقة الأشعة السينية التصوير المقطعي (HRCT) هو غير مدمرة تقنية التصوير التشخيصي التي يمكن استخدامها لدراسة بنية ووظيفة الأوعية الدموية النباتية في 3D. نحن لشرح كيفية HRCT يسهل استكشاف شبكات الخشب عبر مجموعة واسعة من الأنسجة النباتية والأنواع.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عالية الدقة الأشعة السينية التصوير المقطعي (HRCT) هو غير مدمرة تقنية التصوير التشخيصي مع القدرة على القرار شبه ميكرون التي يجري الآن استخدامها لتقييم بنية ووظيفة شبكة الخشب المصنع في ثلاثة أبعاد (3D) (على سبيل المثال برودرسن وآخرون . عام 2010؛ 2011؛ ​​2012a، ب). ويستند HRCT التصوير على نفس المبادئ نظم CT الطبية، ولكن النتائج ارتفاع كثافة السنكروترون مصدر الأشعة السينية في دقة أعلى المكانية وانخفض الصورة اكتساب الوقت. هنا، علينا أن نبرهن بالتفصيل كيف السنكروترون القائم الذي يتم استخدامه HRCT (أجريت في بيركلي المصدر، LBNL الضوء المتقدم، CA، الولايات المتحدة الأمريكية) بالاشتراك مع برنامج Avizo (VSG شركة، برلنغتون، MA، الولايات المتحدة الأمريكية) لاستكشاف الخشب المصنع في رفعه الأنسجة والنباتات الحية. هذه الأداة تتيح للمستخدمين تصوير جديدة لتجاوز التقليدية الخفيفة، ثابت 2D أو micrographs الإلكترون وعينات الدراسة باستخدام مقاطع مسلسل الظاهري في أي طائرة. عدد لا حصر له من شرائح في أي اتجاه جيتم إجراء على نفس العينة، وهي الميزة التي من المستحيل جسديا باستخدام أساليب المجهر التقليدية.

النتائج تظهر التي يمكن تطبيقها على كل من HRCT العشبية والنباتات الخشبية، ومجموعة من أجهزة النبات (أوراق أي أعناق، وينبع، جذوع وجذور). الأرقام الواردة هنا مساعدة في توضيح كل مجموعة من النباتات التشريح ممثل الأوعية الدموية ونوع من التفاصيل المستخرجة من قواعد البيانات HRCT، بما في ذلك المسح الضوئي للساحل الخشب الأحمر (سيكويا sempervirens)، والجوز (جاجلانس النيابة.)، والبلوط (البلوط SPP)، والقيقب ( شتلات شجرة أيسر النيابة.) لعباد الشمس (هيليانثوث)، الكرمة (كرمة SPP)، والسراخس (Pteridium aquilinum والخملية Woodwardia). عينات رفعه وتجفيفها من الأنواع الخشبية هي أسهل لمسح وتسفر عادة أفضل الصور. ومع ذلك، فقد جعلت التحسينات الأخيرة (أي أكثر سرعة المسح الضوئي والاستقرار عينة) من POSSible لاستخدام هذه التقنية التصور على الأنسجة الخضراء (مثل أعناق) والنباتات الحية. في بعض الأحيان فإن بعض انكماش الأنسجة النباتية الخضراء رطب تسبب طمس الصور إلى وسائل لتجنب وصفها هذه القضايا. هذه التطورات الأخيرة مع HRCT تقديم رؤى جديدة واعدة في وظائف الاوعية الدموية النبات.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويتم نقل المياه من جذور النباتات إلى الأوراق في الأنسجة الوعائية ودعا الخشب - شبكة من خطوط الأنابيب مترابطة، والألياف، وعملية الأيض نشطة الخلايا الحية. يجب الحفاظ على وظيفة نقل الخشب مصنع لتوريد المواد الغذائية والمياه إلى أوراق لعملية التمثيل الضوئي والنمو والبقاء في نهاية المطاف. يمكن أن تتعطل النقل المائي في قنوات الخشب عندما يتم اختراق شبكة عن طريق الخشب الكائنات المسببة للأمراض. ردا على النباتات الإصابات غالبا ما تنتج هذه المواد الهلامية، واللثة، وtyloses كوسيلة لعزل انتشار العوامل المسببة للأمراض (مثل McElrone وآخرون 2008؛ 2010). يمكن الضغط الجفاف أيضا إلى الحد من نقل المياه في الخشب. كما تفقد النباتات الماء خلال....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كتبت تفاصيل بروتوكول موضح أدناه خصيصا للعمل في beamline الضوء المتقدم 8.3.2 المصدر. قد تكون هناك حاجة للعمل تعديلات في مرافق السنكروترون أخرى. مطلوب السلامة المناسبة والتدريب للإشعاع استخدام هذه المرافق.

1. تحضير العينة للنباتات لايف

  1. تنمو النباتات في الأواني قطر ~ 10 سم، وضمان أن يتم توسيط كما الجذعية الرئيسية (أو جزء من المصنع ليتم فحصها) ممكن وموجه عموديا في وعاء. الأبعاد المادية للقفص صك HRCT في حدود الخفيفة المصدر المتقدم يعيش النباتات لم 1 ~ في الارتفاع. ونتيجة لذلك....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم مسح Synchotron HRCT تنفيذها بنجاح على مجموعة واسعة من الأنسجة النباتية والأنواع باستخدام beamline 8.3.2 (الشكل 5)، وقدمت أفكارا جديدة في بنية ووظيفة الخشب المصنع في قرار لم يسبق له مثيل في 3D. قدرات التصور والتنقيب التي قدمتها اعادة البناء 3D (كما هو موضح في الأرقام 6-8؛ وأفلام 1-3) تسمح لتحديد دقيق لمكان واتجاه مع شبكات الهياكل الخشب على كل من عينات رفعه والنباتات الحية.

في ب.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Synchotron HRCT يقدم علماء الأحياء النباتية مع أداة قوية غير مدمرة، لاستكشاف ما يدور بداخل الأوعية الدموية محطة بالتفصيل لا يصدق. وقد استخدمت هذه التكنولوجيا مؤخرا لتحديد الهياكل التشريحية لم يسبق وصفه في الخشب الكرمة التي تغير تفاضلي الخشب اتصال الشبكة في مختلف أنواع العنب (وآخرون 2012b برودرسن، تحت الطبع) - هذا الاتصال يمكن أن يغير بشكل كبير من قدرة مسببات الأمراض الوعائية والصمات لنشر المدمر في جميع أنحاء شبكات الخشب. وقد كشفت عمليات الفحص الأولى الناجحة من ال.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدينا شيء في الكشف عنها.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فإن الكتاب أود أن أشكر S Castorani، [إيوستيس] AJ، GAMBETTA GA، Manuck CM، النسفي Z، وزيدان A. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل: وزارة الزراعة الأمريكية، بحوث الزراعية التمويل الخدمة البحثية الحالية نظام المعلومات (مشروع بحثي لا 5306-21220-004-00؛ ويدعم مصدر الضوء المتقدم من قبل مدير مكتب العلوم ومكتب الأساسية. علوم الطاقة، وزارة الطاقة في الولايات المتحدة بموجب العقد رقم DE-AC02-05CH11231)؛ وNIFA بحوث المحاصيل الاختصاص مبادرة منحة لAJM.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
انظر التفاصيل المذكورة أعلاه فيما يتعلق بالمعدات في خط شعاع مصدر الضوء المتقدم 8.3.2

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Brodersen, C. R., McElrone, A. J., Choat, B., Matthews, M. A., Shackel, K. A. The dynamics of embolism repair in xylem: in vivo visualizations using high resolution computed tomography. Plant Physiology. 154, 1088-1095 (2010).
  2. Brodersen, C. R., Lee, E., Choat, B., Jansen, S., Phillips, R. J., Shackel, K. A., McElrone, A. J., Matthews, M. A.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

High Resolution Computed TomographyPlant VasculatureSynchrotron X ray Microtomography3D VisualizationXylem Network AnalysisAvizo SoftwareBeamline 8 3 0 2Plant Tissue PreparationVirtual Serial SectionsWater Transport Imaging

Related Articles