Un método para preservar las raíces y rizosferas de los humedales para imágenes elementales

Resumen

Describimos un protocolo para muestrear, preservar y seccionar raíces intactas y el suelo de la rizosfera circundante de ambientes de humedales utilizando arroz(Oryza sativa L.) como especie modelo. Una vez conservada, la muestra se puede analizar utilizando técnicas de imagen elemental, como la imagen de especiación química de fluorescencia de rayos X sincrotrón (XRF).

Resumen

Las raíces interactúan ampliamente con su entorno de suelo, pero visualizar tales interacciones entre las raíces y la rizosfera circundante es un desafío. La química de la rizosfera de las plantas de humedales es particularmente difícil de capturar debido a los gradientes de oxígeno pronunciados desde las raíces hasta el suelo a granel. Aquí se describe un protocolo que preserva eficazmente la estructura radicular y la química de la rizosfera de las plantas de los humedales a través de la congelación y la liofilización. La congelación por golpe, donde la muestra se congela entre bloques de cobre preenfriados con nitrógeno líquido, minimiza el daño a la raíz y la distorsión de la muestra que puede ocurrir con la congelación instantánea al tiempo que minimiza los cambios de especiación química. Si bien la distorsión de la muestra sigue siendo posible, la capacidad de obtener múltiples muestras rápidamente y con un costo mínimo aumenta el potencial para obtener muestras satisfactorias y optimiza el tiempo de obtención de imágenes. Los datos muestran que este método tiene éxito en la preservación de especies reducidas de arsénico en raíces de arroz y rizosferas asociadas con placas de hierro. Este método se puede adoptar para estudios de relaciones planta-suelo en una amplia variedad de ambientes de humedales que abarcan rangos de concentración desde el ciclo de oligoelementos hasta aplicaciones de fitorremediación.

Introducción

Las raíces y sus rizosferas son dinámicas, heterogéneas y de importancia crítica para comprender cómo las plantas obtienen nutrientes minerales y contaminantes^1,2,3. Las raíces son la vía principal por la cual los nutrientes (por ejemplo, fósforo) y los contaminantes (por ejemplo, arsénico) se mueven del suelo a las plantas y, por lo tanto, comprender este proceso tiene implicaciones para la cantidad y calidad de los alimentos, el funcionamiento del ecosistema y la fitorremediación. Sin embargo, las raíces son dinámicas en el espacio y el tiempo creciendo en respuesta a las n....

Protocolo

1. Preparación de equipos de congelación por golpe

1. Coloque dos bloques de cobre (~ 5 cm x 5 cm x 15 cm) horizontalmente dentro de un refrigerador limpio capaz de contener nitrógeno líquido y verter suficiente nitrógeno líquido para sumergir los bloques. Una vez que el burbujeo disminuya, coloque dos espaciadores en la parte superior de un bloque de cobre en cada extremo.
   NOTA: La altura del espaciador determina la altura de la muestra a congelar; en este ejemplo se utiliza un espaciador de 2 cm para crear cubos de aproximadamente 3 cm x 3 cm x 2 cm. El volumen del nitrógeno líquido dependerá del tamaño del enfriador. En este ejemplo se utiliza aproximadam....

Resultados

Este método permite la preservación de raíces y especies químicas en las raíces y la rizosfera de las plantas de humedales y en el suelo a granel. En este trabajo, se utilizó el método para evaluar la especiación y colocalización con óxidos de Fe y Mn y nutrientes vegetales en la rizosfera del arroz(Oryza sativa L.). El arroz se cultivó en las instalaciones de RICE en la Universidad de Delaware, donde se utilizan 30 mesocosmos de arrozales (2 m x 2 m, 49 plantas cada uno) para cultivar arroz en diversas condicio.......

Discusión

Este artículo describe un protocolo para obtener suelo a granel preservado + rizosferas de raíces de plantas de humedales utilizando una técnica de congelación por golpe que se puede utilizar para imágenes elementales y / o mapeo de especiación química.

Hay varios beneficios de este método sobre los métodos existentes. En primer lugar, este método permite la investigación simultánea de las raíces y las rizosferas circundantes. Actualmente existen métodos para preservar e imagen químicamente la.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Bloques de cobre	McMaster Carr	89275K42
Disco de diamante	Buehler	15 LC, 102 mm x 0,3 mm	Velocidad de funcionamiento: 225 rpm
Formas epoxi	Struers	40300085	FixiForm
Epoxy	Epotek	301-2FL
Superglue	Loctite	404
Máquina de corte fino	Buehler	Sierra húmeda PetroThin
	Buehler	IsoMet 1000