Mikron-Skala Phänotypisierung Techniken der Mais Leitbündel basierend auf Microcomputed Röntgentomographie

Diese Methode kann schnelle Fragen in der geplanten Mikron-Skala Phänotypisierungstechniken bauen beantworten. Wie Mikro-CT-Scanning-Partikel und die phänotypische Analysemethode für Maisgefäßbündel. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, neue und effektive Möglichkeiten zur Untersuchung phänotypischer Merkmale des Maisgefäßbündels durch Probenvorbereitung, CT-Scanning und Analyse von Protokollen zu bieten.

Die Implikationen dieser Technik erweitern Anwendungen des gewöhnlichen Mikro-CT-Scannens und anderer Pflanzenwissenschaften. Dieses Protokoll kann leicht an andere Pflanzenmaterialien angepasst werden, wie z. B. die Dehydrierung des Trocknungsvorgangs. Zu Beginn, sammeln Sie den Stamm, Blatt, und Wurzel von frischen Maispflanzen.

Und teilen Sie sie in drei Stichprobengruppen auf. Als nächstes verwenden Sie eine chirurgische Klinge, um ein ein bis 1,5 Zentimeter großes Segment der mittleren Stamminternode zu schneiden. Schneiden Sie mit der gleichen chirurgischen Klinge ein Segment von 1 bis 2 Zentimetern von der maximalen Breite des Blattes entlang der vertikalen Richtung mit der Hauptvene.

Verwenden Sie die chirurgische Klinge, um ein 1/2 Zentimeter Segment von der Bodenwurzel zu schneiden. Danach die Probensegmente in FAA-Lösung mindestens drei Tage einweichen. Dehydrieren Sie die Probensegmente 30 Minuten lang in sechs sequenziellen Ethanolgradienten.

Dann legen Sie die Pflanzenmaterialien in die entsprechenden Probenkörbe. Übertragen Sie die Körbe schnell in die Probenzelle eines Kohlendioxid-kritischen Punkttrocknungssystems. Die getrockneten Pflanzenmaterialien in ein 50-Milliliter-Zentrifugenrohr mit zwei Gramm festem Jod geben.

Dann legen Sie die Rohre vier bis fünf Stunden in einen lichtdichten Raum. Legen Sie zunächst die CT-Scanparameter entsprechend dem Textprotokoll fest. Legen Sie dann die Scanbereiche entsprechend den verschiedenen Größen und Volumen der verwendeten Pflanzenmaterialien fest.

Passen Sie als Nächstes die Bildpixelgrößen wie folgt an: Zwei Mikrometer für die Wurzel. 6,77 Mikrometer für den Stamm. Und 10 Mikrometer für das Blatt.

Um Slice-Images zu rekonstruieren, verwenden Sie bildliche Konstruktionssoftware, um die rohen CT-Daten in CT-Slice-Images mit 2K-Auflösung zu konvertieren. Geben Sie zunächst den Organtyp an, um verschiedene Algorithmuspipelines in der automatischen Bildverarbeitungssoftware zu initialisieren. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche “Methodenparameter”, und wählen Sie im ersten Dropdown-Feld Maisstamm oder Maisblatt aus.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Datenverwaltung, legen Sie das Arbeitsverzeichnis fest, und importieren Sie alle Slice-Images in das Verzeichnis. Wählen Sie dann Einzelne oder Multi-Slice-Bilder in die Bildpipelines aus. Bestimmen Sie als Nächstes die Pixelgröße des Bildes.

Wählen Sie die Schaltfläche Methodenparameter aus, und geben Sie die Pixelgröße des Bildes in das entsprechende Bearbeitungselement ein. Danach klicken Sie auf die Phänotypisierungsschaltfläche, um automatisch phänotypische Merkmale der Gefäßbündel für alle ausgewählten Slice-Bilder zu extrahieren. Klicken Sie auf die Schaltfläche Statistische Analyse, um die Ergebnisse dieser Analyse als Text- oder CSV-Datei auszugeben.

Importieren Sie die rekonstruierten Bilder von Maiswurzeln, und bestimmen Sie die genauen Raumparameter. Verwenden Sie dann das rekursive Gauß-Werkzeug, um die Bilder zu glätten und die Bildqualität zu verbessern. Passen Sie die Schwellenwertparameter an, um die 3D-Segmentierung von Metaxylemgefäßen durchzuführen.

Dadurch wird ein einheitliches Farbetikett für jedes angeschlossene Metaxylemgefäß erstellt. Verbessern und identifizieren Sie dann die Metaxylemgefäße interaktiv mithilfe von Morphologie-Bitwise- und Flutfülloperationen. Als nächstes führen Sie eine Volumenvisualisierung und Oberflächenrekonstruktion der Gefäße durch.

Verwenden Sie schließlich das Werkzeug Maskenstatistik, um die phänotypischen Merkmale eines Gefäßes auf 2D- und 3D-Ebene zu zählen und zu messen. Anhand der im Protokoll skizzierten Analyse wurden die phänotischen Merkmale von Gefäßbündeln in Maisstämmen, Blättern und Wurzeln berechnet. Eine generierte 3D-Visualisierung der Wurzel- und Metaxylemgefäße wurde unter Verwendung der Ergebnisse der Segmentierung, Rekonstruktion und Volumenvisualisierung erstellt.

Das richtige Probenvorbereitungsprotokoll verbessert die Scan-Emittierungsqualität von Mikro-CT für Maisstamm, Blatt und Wurzel erheblich. Mit der automatischen Emit-Pipeline, um schnell die phänotypischen Eigenschaften von Gefäßbündeln für Maisstamm und Blatt zu extrahieren. Und die Einrichtung und Emiting Verarbeitung Scan, um die 3D phänotypic Eigenschaften von Gefäßbündeln für Maiswurzel zu analysieren.

Diese Technik bietet eine praktische Möglichkeit zur genauen und schnellen phänotischen Qualifizierung und Identifizierung von Maisgefäßbündeln.