يوليو 24, 2014
نصف طريقة لرسم خريطة للخصائص الميكانيكية للأنسجة النباتية باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM). نحن نركز على كيفية تسجيل التغييرات الميكانيكية التي تحدث في جدران الخلايا أثناء نمو النبات على نطاق واسع ، مما يتيح ربط هذه التغييرات بالنمو والتشكل الشكلي.
الهدف العام من هذا الإجراء هو رسم خريطة للخصائص الميكانيكية للأنسجة النباتية باستخدام مجهر القوة الذرية. قم أولا بإعداد شرائح زجاجية عن طريق سحب قطرة من درجة حرارة الانصهار المنخفضة على منطقة محفورة من الشريحة لتشكيل طبقة رقيقة من الظهارة. الخطوة الثانية هي تشريح العينة وتركيبها.
قم بإزالة براعم الأزهار من الجذع ، وقطع جذع الماريس بعيدا عن الجذع ، وقم بتضمين جذع القطع على الفور في فيلم Agros الرقيق على الزجاج. قم بالتمرير بعد ذلك ، وأضف ما يكفي من agros المذاب لملء الشق الذي تم إنشاؤه عندما تم تضمين جذع Maris في فيلم Aros. الخطوة الأخيرة هي إعداد مجهر القوة الذرية للحصول على البيانات.
في النهاية ، يولد تحليل البيانات وقياسات معامل يونغ الظاهر لجدران الخلايا خريطة ميكانيكية لخصائص جدران الخلايا في وقت واحد بدقة تحت الخلايا وعبر مناطق كاملة من الأنسجة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطريقة الحالية هي أنها يمكن قياس الخصائص الميكانيكية لجدار الخلية في وقت واحد بدقة تحت الخلية وعلى منطقة كاملة من الأنسجة. يتم تحضير وسائط Aros لتضمين العينات من درجة حرارة انصهار منخفضة بنسبة 0.7٪ ، وتؤوس في 10٪ مانيتول في الماء.
باستخدام أداة معدنية قوية مثل طرف الحفر ، قم بحفر مساحة 0.5 × 0.5 سم في وسط زجاج الفحص المجهري. قم بتحريك هذا السطح لتخشين السطح لتسهيل التصاق agros للتأكد من أن وسائط agros تلتصق أو تثبت على الشريحة. قطرة Pipeda تبلغ حوالي 20 ميكرولترا من وسائط agros المضمنة في المنطقة المحفورة من الشريحة الزجاجية.
ينتج عن هذا طبقة رقيقة من agros. قم بتخزين الشريحة الزجاجية في صندوق رطب وانتظر حتى تقوم وسائط Agros بترسيخ عينات من نبات الأرابيدوبسيس. سيتم استخدام Ana في الفحص المجهري للقوة الذرية لإعداد عينات النسيج الإنشائي
قم بإزالة براعم الأزهار واحدة تلو الأخرى من الساق عن طريق سحبها لأسفل باستخدام ملاقط فائقة الدقة. من المهم إزالة جميع براعم الأزهار حتى البراعم التي لا تظهر تكملة تعرف باسم P مرحلة واحدة التمهيدي. باستخدام شفرة حلاقة أو طرف الملقط ، قم بقطع النسيج الإنشائي بعيدا عن الساق.
يجب أن يكون القطع موازيا لمنطقة سطح النسيج الإنشائي التي سيتم قياسها باستخدام مجهر القوة الذرية أو FM. يجب أن يتراوح ارتفاع القمة التي تم الحصول عليها بين 300 ميكرون و 600 ميكرون حتى لا تنهار أثناء التجربة. ادفع القمة على الفور إلى الطبقة الرقيقة لوسائط aros المعدة مسبقا. اختر وضعا على الشريحة الزجاجية أو aros وادفع برفق بحيث يكون النسيج الإنشائي ملامسا مباشرة للشريحة الزجاجية ويبرز من العروض.
تنكسر الأغروس عند الضغط ، لذلك سيقف جذع ماري الآن في صدع. من الأهمية بمكان وضع جذع ماريت في الأروس في غضون ثوان قليلة تتبع جروحه من الساق. هذا يمنع جذع MA من الجفاف.
يمكن تحضير العديد من سيقان MA بهذه الطريقة للتصوير الدفعي ، بشرط أن تكون من نفس الارتفاع وأن تكون موضوعة على بعد أقل من 500 ميكرون من بعضها البعض. على الشريحة ، احتفظ بالسيقان المحضرة في الصندوق الرطب أثناء تشريح المزيد من العينات. قبل الانتقال إلى الخطوة التالية ، استخدم ورق الترشيح لإزالة أي ماء زائد برفق عند الحدود بين النسيج الإنشائي وبراعم الأزهار.
هذا لمنع الزراعة الذائبة من إغراق العينة بسبب قوى الشعيرات الدموية. في وقت لاحق باستخدام ماصة سعة 20 ميكرولتر في ما يكفي من التركيبات المنصهرة لملء الكراك الذي تم إنشاؤه مسبقا وإحاطة كل نسيج إنشائي ، يجب أن تصل الأروس إلى مستوى ندبة برعم الزهرة الذي تمت إزالته أو صالة الألعاب الرياضية الأولية. لتحقيق ذلك ، قد يكون من الضروري إضافة agros في كل طرف من طرفي الكراك.
عند إضافة agros ، سوف تتدفق بسرعة إلى الكراك. باستخدام الماصة ، قم بشفط بعض الآلات الزراعية المنصهرة للتأكد من أن جذع me هو أعلى نقطة على الشريحة. يؤدي هذا إلى إصلاح جذع me بحيث لا يمكنه التحرك أثناء التصوير للجذور وانخفاض الدلالات.
لا يلزم تشريح في الفيلم الرقيق للأغروس. على الشريحة الزجاجية المحضرة ، استخدم ملاقط صغيرة لعمل أخدود إما فوق حفر في الزجاج مباشرة أو على طول صفيحة زجاجية ، ضع الجذر أو اللدلل في هذا الأخدود ، مما يضمن ملامسته للزجاج بطول الثبات. أضف agros التثبيت المنصهر حول العينة بنفس الطريقة الموضحة لعينة الجذعية.
معالج نانو JP PK. يتم استخدام FM في هذا العرض التوضيحي. لبدء هذا الإجراء ، قم بتركيب ناتئ بمسافة بادئة مستديرة الشكل على A FM. سيحدد نصف القطر دقة X و Y و Z وعمق المسافة البادئة التي يمكن عندها أرشفة القياس الدقيق.
لأخذ قياسات الميزو إلى المقياس النانوي على سطح البشرة ، استخدم مسافة بادئة مستديرة نصف قطرها 50 نانومتر. لأخذ قياسات متوسطة الحجم ، استخدم مسافة بادئة مستديرة نصف قطرها 0.5 ميكرون ، ولأخذ قياسات دقيقة عبر خليتين إلى ثلاث خلايا ، استخدم مسافة بادئة دائرية نصف قطرها 2.5 ميكرون لوضع الليزر عند طرف الكابولي. قم بمحاذاة الليزر مع منتصف الآلف باستخدام المرآة.
ضع زجاجا نظيفا تحت نهج A FM مع هدف لنقطة محددة تبلغ فولت واحد ، حدد للتحليل الطيفي. قم بإجراء مسافة بادئة عن طريق ضبط نقطة الضبط النسبية القصوى على فولتين ، وسرعة التمديد إلى 40 ميكرون في الثانية وطول Z إلى خمسة ميكرون. من قائمة مدير المعايرة، حدد الجزء الخطي من المنحنى الأمامي ليناسب الحساسية.
باستخدام زر تحديد نطاق الملاءمة ، يجب تحويل نقطة الضبط النسبية من حجم إلى متر عند 200 ميكرولتر من محلول مانيتول. أسفل طرف الكابولي، أعد محاذاة الليزر إلى منتصف الآلة باستخدام المرآة، وعن طريق تحريك المحترم، أعد معايرة الحساسية من قائمة مدير المعايرة. انقر فوق الزر غير المعروف ، وحدد أربعة التحليل الطيفي ، وقم بإجراء مسافة بادئة كما هو موضح سابقا.
حدد الجزء الخطي من المنحنى الأمامي ليناسب الحساسية باستخدام زر تحديد نطاق الملاءمة لبدء هذا الإجراء ، ضع العينات المركبة أسفل A FM وأضف قطرة 500 ميكرولتر من محلول مانيتول 10٪ على العينات. تقترب بلازما محلول المانيتول من الخلايا في غضون دقائق بهدف نقطة الضبط البالغة 20 نانو نيوتن في الانبعاج بنقطة ضبط نسبية تبلغ 200 نانو نيوتن وتمتد السرعة إلى 40 ميكرون في الثانية وطول Z خمسة ميكرون. اضبط نقطة الضبط النسبية للحصول على مسافة بادئة 100 نانومتر للناتئ المركب 200 نانومتر أو 0.5 ميكرون للميكرون الواحد.
وضع رسم خرائط القوة الكابولية المثبتة على خمسة ميكرون. حدد منطقة لمسح سيقان المار 70 × 70 ميكرون بدقة 64 × 64 لهيبو كوس والجذور 100 × 100 ميكرون بدقة 64 × 64. اضغط على مسح لبدء التجارب ، واحفظ الإخراج.
ابدأ بفتح ملف البيانات في برنامج تحليل البيانات. ثم حدد معالجة الدفعات. لتطبيق نفس التحليل على جميع منحنيات خريطة واحدة.
حدد تصحيح ارتفاع ثني الكابولي لاستخراج عمق المسافة البادئة. حدد وظيفة ملاءمة معامل يونغ. سيفترض ذلك أن القوة تتناسب مع مساحة المسافة البادئة.
اضبط شكل الطرف على مكافئ لافتراض أن شكل المسافة البادئة عبارة عن قطع مكافئ. حدد نصف قطر الحافة. بعد ذلك ، حدد منحنى التراجع للتحليل.
يفضل منحنى التراجع على منحنى xtend لأنه أقل حساسية للتضاريس. اضبط نسبة poso على 0.5. أخيرا ، اضغط على الإخراج وحلله واحفظه.
يتمعرض الخرائط المعيارية النموذجية ل A FM لسيقان المريخ الزهرية الصغيرة والكبيرة وسيقان MA الجذرية هنا في جميع التجارب. المسافة البادئة نصف كروية ، لكن نصف قطرها يختلف بحيث يمكن تحقيق دقة مكانية مختلفة. تظهر هذه الخرائط نتائج نموذجية للأطقم البادئة المتوسطة إلى النانوية بنصف قطرها 50 نانومتر مع مسافات بادئة بعمق 50 نانومتر.
يكشف مخطط القلب عن عدم تجانس مجهري في جدران الخلايا السطحية لخلايا البشرة التراستية. تظهر أيضا النتائج النموذجية للأطباط المتوسطة التي يبلغ نصف قطرها 500 نانومتر مع مسافات بادئة بعمق 500 نانومتر للنسيج الإنشائي الزهري ، ونقص التدليل والجذر. كشف مخطط القلب هذا للأطقم البادئة الدقيقة التي يبلغ نصف قطرها 2.5 ميكرون مع مسافات بادئة بعمق 500 نانومتر عن تليين الأنسجة أثناء بدء الأعضاء التي سبقت أي نمو مرئي.
ومع ذلك ، تم إحباط هذا الفحص بسبب النطاق في ارتفاع العينة الذي يتجاوز الحد الأقصى لنطاق Z ل A FM. يمكن أن تؤدي حركة العينة أثناء التجربة بسبب التثبيت غير الصحيح إلى مسح ضبابي كما هو موضح هنا. لا يمكن أيضا قياس المناطق المغطاة بالزراعة بشكل صحيح كما هو موضح في هذا المثال. بمجرد إتقان ، يمكن إجراء هذه التقنية في ساعة واحدة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
تصف هذه المقالة طريقة لرسم خرائط الخصائص الميكانيكية لأنسجة النبات باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM). وتركز على تسجيل التغيرات الميكانيكية في الجدران الخلوية أثناء نمو النبات على نطاق متوسط واسع المجال، مما يسمح بإيجاد ارتباطات مع النمو والتشكل الحيوي.
تتيح هذه الطريقة التنميط الظاهري الميكانيكي الموزع مكانيًا لأنسجة النبات على مقاييس تتراوح من المستوى دون الخلوي إلى مستوى النسيج، مما يدعم التحقق من الأهداف في أنظمة الإنتاج الحيوي القائمة على النبات. ومن خلال قياس التغيرات في مرونة الجدار الخلوي أثناء النمو، توفر هذه الطريقة ثقة تنبؤية لربط الأنماط الظاهرية الميكانيكية بنتائج النمو والتمايز. وهذا يدعم تقليل المخاطر المرتبطة بالفرضيات في المراحل المبكرة ضمن مسارات البيولوجيا التركيبية النباتية والتصنيع الحيوي.
تندرج هذه الطريقة ضمن تسلسل عملية الاكتشاف، بدءاً من التحقق من الهدف وصولاً إلى تحديد المركب الرائد، وذلك من خلال تمكين التنميط الظاهري الميكانيكي القائم على الفرضيات في منصات الإنتاج النباتية.