Dieser Artikel veranschaulicht, wie Arabidopsis Thaliana Sämlinge in einer zweischichtigen mikrofluidischen Plattform Kultur, die die Hauptwurzel und Wurzelhaare zu einer optischen Ebene beschränkt. Diese Plattform kann für Echtzeit-optische Bildgebung der feinen Wurzel Morphologie als auch für hochauflösende Bildgebung mit anderen Mitteln verwendet werden.
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Methodenartikel
Bildgebung der Wurzelhaare Morphologie der Arabidopsis Sämlinge in einer zweischichtigen mikrofluidischen Plattform
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Wurzelhaare erhöhen Wurzel Oberfläche für bessere Wasseraufnahme und Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen. Weil sie klein und oft verdeckt von ihrer natürlichen Umgebung sind, sind Wurzelhaare Morphologie und Funktion schwer zu studieren und Pflanzenforschung oft ausgeschlossen. In den letzten Jahren haben mikrofluidischen Plattformen eine Möglichkeit, Wurzelsysteme mit hoher Auflösung sichtbar zu machen, ohne die Wurzeln zu stören, während der Übertragung um ein bildgebendes System angeboten. Mikrofluidischen Plattform präsentiert hier baut auf bisherigen Anlage-on-a-Chip-Forschung, durch den Einbau einer Zweischicht-Gerät um die Arabidopsis Thaliana Hauptwurzel, die gleichen optischen Ebene als die Wurzelhaare beschränken. Dieses Design ermöglicht die Quantifizierung der Wurzelhaare auf ein Handy und Organelle Ebene und auch verhindert, dass z-Achse treiben während der Zugabe von experimentellen Behandlungen. Wir beschreiben, wie die Geräte in einer geschlossenen und hydratisiert Umgebung, ohne die Notwendigkeit für fluidische Pumpen, unter Beibehaltung einer gnotobiotischen Umgebung für den Keimling zu speichern. Nach dem optischen Bildgebung Experiment werden das Gerät zerlegt und als Substrat für Rasterkraftmikroskop oder Rasterelektronenmikroskopie während feine Wurzel Strukturen intakt zu halten verwendet.
Einleitung
Feine Wurzel Funktionen erhöhen Wasser und Nährstoff Erwerb für die Pflanze neue Erde Räume zu erforschen und Vergrößerung der Oberfläche total Wurzel. Der Umsatz dieser feinen Wurzel Funktionen spielt eine wichtige Rolle bei der Stimulierung der unterirdischen Nahrungskette1 und die Anzahl der Feinwurzeln in bestimmten Pflanzenarten ist unter erhöhten atmosphärischen Kohlendioxyd verdoppeln2. Feinwurzeln sind in der Regel als jene kleiner als 2 mm im Durchmesser, definiert, obwohl neue Definitionen für die Charakterisierung von Feinwurzeln durch ihre Funktion3befürworten. Wie viele Feinwurzeln Wu....
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Protokoll
(1) Zweischicht-Plattform Fertigung
- Herstellung von mehrschichtigen Meister
- Spin Beschichtung Epoxy-basierte negativer Photoresist (~63.45% Feststoffe, 1.250 cSt) nach den Vorgaben des Herstellers (2.000 u/min für 45 s) auf einen 4-Zoll-Durchmesser Siliziumwafer, die gewünschte Höhe von 20 µm für die erste Design-Schicht zu erhalten.
- Soft-Backen der Fotolack beschichtete Wafer für 4 min bei 95 ° C. Erlauben Wafer Abkühlen für 5 min. aussetzen den Wafer mit UV-Licht für 15 s (~ 150 mJ/cm2 bei 365 nm) über einer Fotomaske in einer UV kontaktieren Aligner um die Geometrie der untersten Ebene zu definieren.
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Ergebnisse
Die hier beschriebenen Zweischicht-PDMS mikrofluidischen Geräte haben einen 200 µm hohen Kanal für die Hauptwurzel Arabidopsis und einer 20 µm hohe Kammer, seitlich wachsenden Wurzelhaare (Abbildung 1A) zu beschränken. Dieses Design darf für Pflanzenarten mit ähnlicher Wurzel Durchmessern wie Arabidopsis Thaliana und kann leicht geändert werden, um Platz für Arten in verschiedenen Größen. Das Design beinhaltet einen Einlass für die .......
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Diskussion
Schaffung einer Pflanze-on-a-Chip-Plattform in diesem Artikel beschriebene Verfahren ist einzigartig, da die Zweischicht-design Grenzen der Wurzelhaare zum einzigen Abbildungsebene und der Plattform dekonstruiert und als Substrat für nichtoptische hochauflösende Bildgebung verwendet werden . Mit hoher Auflösung nicht optische Bildgebung bieten wertvolle Informationen über das Pflanzengewebe, die aus optischen Bildgebung allein nicht erreicht werden konnten. Zum Beispiel bieten AFM Bildgebung Kraftmessungen um die Elastiz.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Diese Handschrift hat von UT-Battelle, LLC unter Vertrag Nr. verfasst worden DE-AC05-00OR22725 mit dem US-Department of Energy. Behält sich die Regierung der Vereinigten Staaten und der Verlag durch die Annahme des Artikels zur Veröffentlichung, räumt ein, dass die US-Regierung eine nichtausschließliche eingezahlte, unwiderrufliche, weltweite Lizenz behält zu veröffentlichen oder zu reproduzieren das veröffentlichte Formular der Diese Handschrift, oder andere zu tun, für die Zwecke der US-Regierung zu ermöglichen. Das Department of Energy wird den Zugang der Öffentlichkeit zu diesen Ergebnissen der vom Bund geförderten Forschung gemäß dem DOE den Zugang der Öffent....
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Siliziumwafer | WRS-Materialien | 100 mm Durchmesser, 500-550 μm Dicke, Prime, 10-20 Widerstand, N/Phos< 100> | |
| Quintel Contact Aligner | Neutronix Quintel Corp | NXQ 7500 Mask Aligner | |
| Fluoreszierendes Mikroskop | Nikon | Eclipse Ti-U | |
| Laborgewebe | Kimberly Clark | Kimwipe KIMTECH SCIENCE Marke, 34155 | |
| Negative Photoresist Epoxy | Microchem | SU-8 2000er Jahre Serie | |
| Photoresist Entwickler | Microchem | Su-8 Entwickler | |
| Trichlor(1H,1H,2H,2H-perfluoroctyl)silan | Sigma Aldrich | Verwendung in der chemischen Haube | |
| Luftplasmareiniger | Harrick Plasma | ||
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 PDMS-Härter auf Silikonelastomerbasis | |
| Dow Corning | Sylgard 184 Silikonelastomer-Härter | ||
| Exsikkator | Bel-Art | F42010-000 | |
| Skalpell | X-acto Messer | ||
| Biopsie | Stanze Ted Pella | 15110-15 | |
| Klebeband | Heftklammern | Unsichtbares Klebeband | |
| Mikrofuge | Tube Eppendorf | ||
| Triton X | J.T.Baker XI98-07 | ||
| Bleiche | Chlorox | konzentrierte | |
| pflanzliche Medien | Phyto Technology Laboratories | M524 | |
| Agar | Teknova | A7777 | |
| Olympus | IX51 | ||
| Rasterkraftmikroskop | Keysight Technologies | 5500 PicoPlus AFM | |
| Petrischale | VWR | ||
| Rasterelektronenmikroskop | JEOL | 7400 | |
| Dual-Gun-Elektronenstrahlverdampfer | Thermionics | Kundenspezifisches Dual-Elektronen-Gun-Verdampfungssystem |
Referenzen
- Pritchard, S. G. Soil organisms and global climate change. Plant Pathol. 60 (1), 82-99 (2011).
- Norby, R. J., Ledford, J., Reilly, C. D., Miller, N. E., O'Neill, E. G. Fine-root production dominates response of a deciduous forest to atmospheric CO2 enric....
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Nachdrucke und Genehmigungen
