قياس ستولونس وجذور من تورفجراسيس باستخدام نظام تحليل صور الرقمية
فبراير 19, 2019
نظام تحليل صور المستندة إلى البرامج يوفر طريقة بديلة لدراسة مورفولوجية الأنواع ستولونيفيروس و rhizomatous. يسمح بقياس طول وقطر ستولونس وجذور هذا البروتوكول ويمكن تطبيقها على عينات مع كمية كبيرة من الكتلة الأحيائية وإلى مجموعة متنوعة واسعة من الأنواع.
يمكن لهذه الطريقة الإجابة على الأسئلة الرئيسية في نمو ومورفولوجيا stolons وrizomes من المحاصيل المختلفة مثل العشب والمروج والمراعي. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن طول stolon و rhizome يمكن قياسه في عينات مع كمية كبيرة من الكتلة الحيوية التي الوزن هو المعلمة الوحيدة المستخدمة حاليا. جمع العينات باستخدام العينات الأساسية للتربة.
وتشمل الكتلة الحيوية الأرض المذكورة أعلاه وطبقة التربة مع عمق مناسب، اعتمادا على الأنواع لضمان جمع كل من stolons وrizomes. وبدلاً من ذلك، حدد مساحة السطح التي يجب جمعها بإطار وجمع العينات بمسديل. تسمية كل عينة مع شريط المختبر.
لتنظيف عينات الكتلة الحيوية، ضع العينة في منخل كبير مع فتحات 0.5 إلى 1.5 ملليمتر، اعتمادا على ستولتون أو حجم رهيزوم. يجب أن تكون الفتحات صغيرة بما يكفي للاحتفاظ بجميع ال stolons و rhizomes ، ولكنها كبيرة بما يكفي للسماح بإزالة جزيئات التربة. تنظيف العينات مع تيار من الماء مع ما يكفي من الطاقة لإزالة جزيئات التربة دون إتلاف النباتات.
استرداد العينات نظيفة ووضعها في علبة مع المناشف الورقية، مع الحرص على تسمية الصواني بشكل مناسب. مزيد من تنظيف العينات عن طريق إزالة الجذور ويترك مع مقص. خلال هذه العملية، فصل stolons وrizomes إذا لزم الأمر وتسجيل معلومات إضافية، مثل عدد النباتات، وتيلرس، وstolons لكل مصنع.
وضع stolons وrizomes في أكياس الورق المسمى. ضع العينة على صينية بلاستيكية شفافة من معدات المسح الضوئي القياسية WinRHIZO. ضع ال stolons وrizomes يدويًا باستخدام ملقط المختبر لتقليل التداخل.
قد تحتاج عينات كبيرة إلى تقسيمها إلى عينات فرعية. ضع الدرج على سطح الماسحة الضوئية، ثم قم بتشغيل الماسح الضوئي وابدأ تشغيل البرنامج. لمزيد من التحكم في صورة محفوظة، تحقق من نقطة فيو الصورة في القائمة صورة عن طريق تحديد الأمر Image Acquisition معلمة.
للحصول على تصنيف جيد للبكسل التي تنتمي إلى الأجهزة الممسوحة ضوئيًا، تحقق من العتبة والتحليل عن طريق تحديد تمييز الخلفية الجذر. تحقق من أن سطح الدرج بالكامل سيتم مسحه ضوئيًا في قائمة الصورة عن طريق تحديد الأمر Image Acquisition معلمة. الآن، تحقق من فئة القطر المعروضة لتوزيع الأعضاء لكل قطر في منطقة الرسم فوق الصورة الممسوحة ضوئياً.
حدد 20 فئة متساوية العرض بفواصل 0.1 مليمتر عن طريق النقر على الوصول الأفقي للرسم البياني. هذه الوظيفة تسمح باستبعاد البيانات التي تنتمي إلى الجذور أو الأعضاء الصغيرة عندما لم يتم تنظيف stolons أو رهيزوميس تماما. وتشير الأدبيات إلى أن معظم جذور أنواع العشب يقل قطرها عن 0.2 ملليمتر.
تشغيل أول عينة المسح والتحقق من أن تحرير يسمح للتحليل الجيد. اتبع إرشادات البرنامج لحفظ الصورة. وأخيرا ، معالجة الخيار تحليل التالية البرنامج وتسمية الصورة والتحليل مع تسمية العينة.
المضي قدما في المسح الضوئي لجميع العينات. لإجراء قياس الوزن الجاف، ضع العينات الممسوحة ضوئيًا في صينية ألومنيوم قطرية على توازن إلكتروني دقيق وسجل ها. كرر هذه الخطوة لكافة العينات الممسوحة ضوئياً.
إدراج جميع العينات في مجموعة في كثير من الأحيان إلى 105 درجة مئوية وتجفيفها لمدة 24 ساعة. في اليوم التالي، وإزالة العينات والانتظار حتى استقر وزن الأنسجة. ثم، تزن جميع العينات مع tare بهم.
طرح tare من الوزن المسجل للحصول على الوزن الصافي لكل عينة. مثال على نتائج تجربة ميدانية مقارنة كثافتي طول stolon و rhizome من أربعة أصناف برموداراس من نوع العشب. هناك اختلاف كبير في كثافة طول ال stolon بين الأصناف النباتية باتريوت وتيفواي ، والصنف المصنف لا بالوما ويوكون في العينات التي تم جمعها في يوليو 2014.
للرهيزومات، باتريوت يعرض أعلى كثافة طول، تليها Tifway، ولأصناف البذور. يظهر تطور كثافة طول sto باتريوت طوال فترة الدراسة زيادة من مارس 2014 إلى يوليو 2014 ولم تختلف من يوليو 2014 إلى يوليو 2015. ولم يُعثر على سوى عدد قليل من الرهيزوميات في العينات التي جُمعت في تشرين الأول/أكتوبر 2013 وآذار/مارس 2014.
تزداد كثافة طول رهيزومي في يوليو 2014، لتصل إلى أعلى القيم. ولكنها تنخفض مرة أخرى في أكتوبر 2014. عند محاولة هذا الإجراء، من المهم أن نتذكر لتحديد عينات تمثيلية، لتنظيف بدقة stolons وrizomes قبل التحليل، وتحديد عرض الطبقات قطر باستخدام خيارات البرامج لتشمل فقط stolons وrizomes في التحليل.
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة نظاماً لتحليل الصور يعتمد على البرمجيات، صُمم لدراسة مورفولوجيا الأنواع ذات السيقان الجارية والمجموعات الجذيرية. يتيح هذا البروتوكول قياس طول وقطر الساق الجارية والجذمور، وهو قابل للتطبيق على العينات ذات الكتلة الحيوية الكبيرة.
المكونات الرئيسية للدراسة
مجال العلم
- مورفولوجيا النبات
- تقنيات تحليل الصور
- علوم المحاصيل
خلفية علمية
- يعتبر فهم نمو ومورفولوجيا السيقان الجارية والريزومات أمراً بالغ الأهمية لمختلف المحاصيل.
- تعتمد الطرق الحالية بشكل أساسي على قياسات الوزن، مما يحد من عملية التحليل.
- تقدم هذه الدراسة طريقة تعمل على تحسين دقة القياس.
- تركز هذه الدراسة على أنواع مثل أعشاب الملاعب، والمروج، والمراعي.
الغرض من الدراسة
- توفير طريقة بديلة لقياس مورفولوجيا السيقان الزاحفة والجذامير.
- تسهيل تحليل العينات ذات الكتلة الحيوية الكبيرة.
- تحسين فهم ديناميكيات نمو النبات.
الطرق المستخدمة
- جمع العينات باستخدام أجهزة أخذ عينات لب التربة أو الإطارات.
- تنظيف العينات باستخدام المناخل وتدفقات المياه.
- مسح العينات باستخدام معدات WinRHIZO القياسية.
- قياس الوزن الجاف بعد تجفيف العينات عند 105 degrees Celsius.
النتائج الرئيسية
- وجود فروق معنوية في كثافة طول المدادات بين أصناف مختلفة من عشب برمودا.
- أظهر الصنف Patriot أعلى كثافة لطول الريزومات.
- زادت كثافة طول المدادات على مدار فترة الدراسة في الصنف Patriot.
- تباينت كثافة الريزومات موسمياً، مع تسجيل ذروتها في شهر يوليو.
الاستنتاجات
- تتيح هذه الطريقة القياس الدقيق للمدادات والجذامير.
- تعزز هذه الطريقة فهم مورفولوجيا النبات وعلاقتها بالكتلة الحيوية.
- يعد الاختيار الدقيق للعينات وتنظيفها أمراً حاسماً لضمان دقة التحليل.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية للصناعة
يدعم التوصيف المورفولوجي الدقيق لهياكل النباتات، مثل المدادات والجذامير، عملية التحقق من الأهداف في العلوم الزراعية واكتشاف المنتجات الطبيعية. ويتيح تحليل الصور الرقمية قياس السمات الهيكلية بإنتاجية عالية، مما يعزز الثقة التنبؤية في سير عمل الفرز المظهري. ويقلل هذا النهج من الاعتماد على الطرق اليدوية ذات الإنتاجية المنخفضة، مما يعزز إمكانية التوسع في الدراسات التي تشمل عينات كبيرة في مراحل الاكتشاف المبكرة.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير الصيدلاني الحيوي
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استقصاء الأنماط الظاهرية للنمو المرتبطة بإنتاج المركبات النشطة بيولوجياً في أنواع الأعشاب المستخدمة في المسطحات الخضراء وأنواع الأعلاف.
- القيمة التشغيلية: تدعم التحديد الكمي السريع لطول وقطر السيقان الزاحفة والجذامير عبر مجموعات عينات كبيرة.
- القيمة التنبؤية: تسهل ربط السمات المورفولوجية بالمسارات الكيميائية الحيوية لتحديد العناصر الرائدة.
الفحص وتطوير المقايسة
- القيمة العلمية: يوفر بيانات كمية عن الطول والقطر مناسبة لتوحيد المقاييس وقابلية تكرار التحليل.
- القيمة التشغيلية: يتيح استبعاد أجزاء النبات غير ذات الصلة عبر تحديد حد أدنى للقطر، مما يحسن من دقة القياس.
- القابلية للتوسع: يسمح بمعالجة عينات عديدة من خلال التحليل الآلي للصور، مما يزيد من إنتاجية العمل.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- الاستمرارية الترجمية: يوفر بيانات نظام ذات صلة بالأمراض للأعشاب المستخدمة في نظم العلف والمراعي.
- تقليل المخاطر الآلية: يربط التطور التركيبي بأنماط النمو الموسمية، مما يدعم النمذجة التنبؤية.
- مواءمة المؤشرات الحيوية: يتيح تتبع كثافة السيقان الزاحفة والجذامير كمؤشرات نمطية محتملة.
تكامل سير العمل والمسارات التحليلية
تندرج هذه الطريقة ضمن تدفقات العمل بدءاً من الاكتشاف المبكر وصولاً إلى الدراسات ما قبل السريرية، وذلك من خلال توفير مخرجات مورفولوجية قابلة للقياس الكمي، مما يساهم في تحديد مدى الثقة في الهدف وتحليل المسارات.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات المتعلقة بديناميكيات النمو والتطور الهيكلي في الأنظمة النباتية.
- الفحص: توفر قياسات كمية قابلة للتكرار تتيح مقارنات موثوقة للمركبات أو الظروف.
- التحليلات: تعطي نتائج الطول الإجمالي، ومتوسط القطر، والوزن الجاف، مما يسهل التحليل متعدد المتغيرات.
- الأبحاث الترجمية: تربط البيانات المورفولوجية بالتغيرات الموسمية والاختلافات بين الأصناف من أجل النمذجة التنبؤية.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تضع بروتوكول تصوير معياري قابل للتطبيق عبر أنواع الأعشاب وأنواع العينات المختلفة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تعزيز الثقة التنبؤية في الارتباطات بين السمات والأنماط الظاهرية من خلال القياسات المورفومترية الدقيقة.
- القيمة التشغيلية: تقليل كثافة العمل والأخطاء البشرية في قياسات الطول والقطر اليدوية.
- القيمة الاستراتيجية: تمكين اتخاذ قرارات المضي قدماً أو التوقف بناءً على البيانات في البرامج المبكرة للمنتجات الطبيعية.
- التأثير على المحفظة: دعم ترتيب الأولويات المعدلة حسب المخاطر بناءً على اتساق السمات الهيكلية عبر الأصناف النباتية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في تحضير عينات النباتات وتشغيل برامج تحليل الصور.
- يعتمد على توفر معدات المسح الضوئي مثل WinRHIZO وبيئات إضاءة محكومة.
- يستلزم بروتوكولات تنظيف قياسية لإزالة الجذور والأوراق التي قد تسبب تداخلاً في التحليل.
- يتطلب تحسين إعدادات فئة القطر لاستبعاد الشوائب ذات القطر الصغير.
- يقتصر على العينات التي يمكن بسطها دون تداخل على صوانٍ شفافة لضمان دقة المسح الضوئي.
