يساعد تقييم الاختلافات التشريحية بين المقاطع العرضية للأوراق C3 و C4 على فهم كفاءة التمثيل الضوئي. تصف هذه الورقة تحضير وفحص المقاطع العرضية للأوراق الحرة وشبه الرقيقة ، جنبا إلى جنب مع المحاذير في التحضير لأنواع المحاصيل Triticum aestivum و Zea mays.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تقييم الصفات التركيبية في Triticum aestivum و Zea mays ل C3 و C4 تمايز التمثيل الضوئي باستخدام مقاطع اليد الحرة وشبه الرفيعة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تنشأ الكفاءة المعززة لعملية التمثيل الضوئي C4 ، مقارنة بآلية C3 ، من قدرتها على تركيز CO2 في خلايا غلاف الحزمة. ترتبط فعالية التمثيل الضوئي C4 وكفاءة استخدام المياه الجوهرية ارتباطا مباشرا بحصة خلايا الميزوفيل وأوراق الحزمة ، وحجم وكثافة أغلفة الحزمة ، وحجم وكثافة وسمك جدار الخلية لخلايا غلاف الحزمة. يمكن إجراء التحليل المجهري السريع لهذه السمات على أقسام اليد الحرة وشبه الرقيقة باستخدام المجهر الضوئي التقليدي ، مما يوفر معلومات قيمة حول كفاءة التمثيل الضوئي في محاصيل C4 عن طريق تحديد وفحص أنواع معينة من الخلايا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم عرض الأخطاء في إعداد المقطع الحر وشبه الرقيق التي تؤثر على القياسات التشريحية وتشخيصات نوع الخلية ، وكذلك كيفية تجنب هذه الأخطاء. يوفر هذا النهج المجهري وسيلة فعالة لجمع الأفكار حول تأقلم التمثيل الضوئي مع التباين البيئي ويساعد في الفحص السريع للمحاصيل للمناخات المستقبلية.
المقدمة
التمثيل الضوئي هو عملية أساسية حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية ، بمثابة حجر الزاوية في الشبكات الغذائية الأرضية. تتبع معظم النباتات مسار C3 لعملية البناء الضوئي؛ حيث يكون ناتج البناء الضوئي الأساسي هو مركب الجليسرات 3-فوسفات ثلاثي الكربون. تطور التمثيل الضوئي C3 منذ أكثر من ملياري سنة في الغلاف الجوي بكثرة في CO2 ومنخفضة في O21. إنزيم التمثيل الضوئي الرئيسي ريبولوز 1,5 ثنائي فوسفات كربوكسيلاز / أكسجيناز (روبيسكو) ، الذي تطور في ظل هذه الظروف ، هو دون المستوى الأمثللظروف O 2 المنخفضة الحالية المنخفضة CO 2 حيث يتفاعل بشكل تنافسي مع O2 ، مما يؤدي إلى بدء ال....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. ظروف نمو النبات
- حدد القمح (Triticum aestivum L. Var. القمح الشتوي ، "فريديس") والذرة (Zea mays L. Var. Saccharata ، "Golden Bantam") كنباتات تمثيلية C3 و C4 ، على التوالي. قم بزراعة كلا النوعين النباتيين في غرفة نمو يتم التحكم فيها بيئيا من البذور.
- حافظ على الرطوبة النسبية عند 55٪ مع درجة حرارة الهواء عند 25 درجة مئوية / 18 درجة مئوية (ليلا / نهارا) مع فترة إضاءة تبلغ 12 ساعة. الحفاظ على كثافة تدفق الفوتون الضوئي (Q) على سطح النبات عند 1200 μmol / m2 / s لتمثيل ظروف نموها الطبيعية. تنمو جميع النباتات في تركيز CO2 المحيط من 400 μmol / mol.
- سقي النباتاتكل....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
يوضح الشكل 1 أ الاتجاه الصحيح لتقسيم الورقة لكل من التقسيم الطازج والفحص المجهري الضوئي. يمكن رؤية طريقة قطع المقاطع الطازجة باستخدام ماكينة حلاقة أحادية الجانب وصفيحة شمع الأسنان في الشكل 1 ب. الأقسام الناتجة موضحة في الشكل 1C.
يوضح الشكل 2 المقاطع الحرة للأوراق التمثيلية للنبات C3 T. aestivum والنبات C 4 Z. mays. تظهر خلايا غلاف الحزم.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في هذه المقالة ، نناقش كلا من الطرق الكمية والنوعية لقياس تشريح الأوراق والطرق التي يمكن من خلالها تحسينها. علاوة على ذلك ، يتم تطبيق المنهجية على أنواع المحاصيل التمثيلية لتحديد السمات التشريحية الأكثر فائدة في التمييز بين المقاطع العرضية C3 و C4 . يعد فهم هذه السمات أمرا ضروريا لأن الأنواع الهجينة ، التي يطلق عليها التمثيل الضوئي C2 ، أصبحت وسيلة واعدة أكثر للبحث. اعتبارا من الآن ، تم تحديد نوع محصول واحد فقط ، Diplotaxis tenuifolia (جرجير) ، لاستخدام التمثيل الضوئي C2
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
يقر المؤلفون ببرنامج الاتحاد الأوروبي لمبادرة أفق 2020 (المشروع GAIN4CROPS ، الجمعية العامة رقم 862087). يتم تمويل مركز التميز AgroCropFuture AgroECOLOGY والمحاصيل الجديدة في المناخات المستقبلية من قبل وزارة التعليم والبحث ، إستونيا. نود أن نشكر البروفيسور إيفلين لويت هارو على توفير بذور T. aestivum و Z. mays ، وبولا بالميت وفايكو فاينولا لمساعدتهم في إعداد المقاطع العرضية للأوراق ، وجواو باولو دي سيلفا سوزا للمساعدة في التحليل. تم الحصول على جميع الصور من وحدة الفحص المجهري التابعة للجامعة الإستونية لعلوم الحياة في إطار مشاريع مختلفة.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ثنائي هيدرات فوسفات الهيدروجين ثنائي الصوديوم (Na 2< / sub>HPO4< / sub>2H 2< / sub>O) | PENTA النقي ، تشيكوسلوفاكيا | 10028-24-7 | |
| فيلم تضمين ، 7.8 مل سميك ، 8 × 12.5 ، (203 × 318 مم) | AKLAR ، الولايات المتحدة | 10501-10 | |
| إيثانول ، ABS. 100٪ a.r. | Chem-Lab NV ، BE | CL00.0505.1000 | خطر: سائل وبخار شديد الاشتعال. |
| EVOS Invitrogen FL Auto 2 نظام التصوير | Thermo Fisher Scientific ، قالب PTFE مدمج مسطح أمريكي | ||
| بإطار معدني ، 16 تجاويف | PELCO ، الولايات المتحدة | 10501 | |
| قارورة زجاجية 2 مل | VWR Life Science ، الولايات المتحدة | 548-0045 | |
| محلول الجلوتارالديهايد 50٪ | VWR علوم الحياة ، الولايات المتحدة | 23H2856331 | خطر: قاتل إذا تم استنشاقه. سام إذا ابتلع. يسبب حروقا شديدة في الجلد وتلف العين. قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي. ارتد قفازات واقية وملابس واقية وحماية للعينين والوجه. |
| سكين الماس Histo | Diatome ، US | ||
| LEICA EM UC7 | Leica Vienna ، AT | ||
| LR الراتنج الأبيض الصف | الصلب علوم المجهر الإلكتروني ، الولايات المتحدة | 14383 | خطر: يسبب تهيج الجلد. يسبب تهيجا شديدا للعين قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي. قد يسبب النعاس أو الدوخة ارتد قفازات واقية وملابس واقية وواقية للعينين والوجه. |
| شرائح المجهر | Normax ، PT | 5470308A | |
| نيكون Eclipse E600 ونيكون DS0Fi1 5 MP | شركة نيكون ، JP | ||
| أوزميوم رباعي أكسيد (OsO4< / sub>) | Agar Scientific Ltd ، GB | R1019 | خطر: قاتل إذا ابتلع أو ملامسة للجلد أو في حالة استنشاقه. يسبب حروقا شديدة في الجلد وتلف العين ارتد قفازات واقية مزدوجة وملابس واقية وحماية للعينين والوجه. |
| أطراف الماصة والماصة | Thermo Scientific ، FI | KJ16047 | |
| ثنائي هيدرات فوسفات ثنائي هيدروجين الصوديوم (NaH2< / sub>PO4 < / sub>.< / sup> 2H2< / sub>O) PENTA | النقي ، تشيكوسلوفاكيا | 13472-35-0 | |
| حقنة 10 مل | Ecoject ، DE | 20010 | |
| Toluidine blue ، درجة للأغراض العامة | Fisher Scientific ، 2045836 |
المراجع
- Erb, T. J., Zarzycki, J. A short history of RubisCO: the rise and fall (?) of Nature's predominant CO2 fixing enzyme. Curr Opinion Biotechnol. 49, 100-107 (2018).
- Smith, E. N., et al. Improving pho....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
استكشف المزيد من المقالات
