Técnicas de microescala Phenotyping de maíz haces vasculares basados en tomografía de rayos x Microcomputed

Este método puede tener respuestas preguntas rápidas en la compilación de técnicas de fenotipado a escala de micrones planificadas. Como las partículas de escaneo micro-CT, y el método de análisis fenotípico para los haces vasculares de maíz. La principal ventaja de esta técnica es proporcionar formas nuevas y efectivas de investigar los rasgos fenotípicos del haz vascular de maíz mediante la preparación de muestras, la exploración por TC y el análisis de protocolos.

Las implicaciones de esta técnica amplían las aplicaciones de la exploración ordinaria de micro-CT y otras ciencias vegetales. Este protocolo se puede modificar fácilmente para acomodar otros materiales vegetales, como la deshidratación del procedimiento de secado. Para empezar, recoja el tallo, la hoja y la raíz de las plantas de maíz fresco.

Y divídalos en tres grupos de muestra. A continuación, usa una cuchilla quirúrgica para cortar un segmento de uno a 1,5 centímetros del internodo del tallo medio. Usando la misma hoja quirúrgica, corte un segmento de 1/2 a dos centímetros de la anchura máxima de la hoja a lo largo de la dirección vertical con la vena principal.

Utilice la cuchilla quirúrgica para cortar un segmento de 1/2 centímetro de la raíz del suelo. Después de esto, remoje los segmentos de muestra en solución faa durante al menos tres días. Deshidrate los segmentos de muestra durante 30 minutos en seis gradientes secuenciales de etanol.

A continuación, coloque los materiales de la planta en las cestas de muestra correspondientes. Transfiera rápidamente las cestas a la célula de muestra de un sistema de secado de puntos críticos de dióxido de carbono. Coloque los materiales de la planta seca en un tubo centrífugo de 50 mililitros con dos gramos de yodo sólido.

A continuación, coloque los tubos en una habitación a prueba de luz durante cuatro a cinco horas. En primer lugar, establezca los parámetros de exploración de TC de acuerdo con el protocolo de texto. A continuación, establezca los rangos de escaneado de acuerdo con los diferentes tamaños y volúmenes de los materiales de la planta utilizados.

A continuación, ajuste el tamaño de píxel de imagen de la siguiente manera: Dos micrómetros para la raíz. 6,77 micrómetros para el tallo. Y 10 micrómetros para la hoja.

Para reconstruir imágenes de sectores, utilice el software de construcción de imágenes para convertir los datos de TC sin procesar en imágenes de sectores CT con resolución 2K. En primer lugar, especifique el tipo de órgano para inicializar diferentes canalizaciones de algoritmos en el software de imágenes automáticas. A continuación, haga clic en el botón de parámetros del método y seleccione el tallo de maíz, o hoja de maíz, en el primer cuadro desplegable.

Haga clic en el botón de administración de datos, establezca el directorio de trabajo e importe todas las imágenes de sectores en el directorio. A continuación, seleccione imágenes de un solo segmento o de varios sectores en las canalizaciones de imagen. A continuación, determine el tamaño de píxel de la imagen.

Elija el botón de parámetros del método e introduzca el tamaño de píxel de la imagen en el elemento de edición adecuado. Después de esto, haga clic en el botón de cálculo de fenotipado para extraer automáticamente los rasgos fenotípicos de los paquetes vasculares para todas las imágenes de sectores seleccionadas. Haga clic en el botón de análisis estadístico para generar los resultados de estos análisis como un archivo de texto o CSV.

Importe las imágenes reconstruidas de las raíces de maíz y determine los parámetros de espacio precisos. A continuación, utilice la herramienta gaussiana recursiva para suavizar las imágenes y mejorar la calidad de la imagen. Ajuste los parámetros de umbral para llevar a cabo la segmentación 3D de los recipientes metaxilem.

Esto creará una etiqueta de color uniforme para cada recipiente metaxylem conectado. A continuación, mejore e identifique los recipientes metaxylem de forma interactiva utilizando morfología bit a bit y operaciones de llenado de inundación. A continuación, realice una visualización del volumen y la reconstrucción de la superficie de los vasos.

Por último, utilice la herramienta de estadísticas de máscaras para contar y medir los rasgos fenotípicos de un recipiente en los niveles 2D y 3D. Utilizando el análisis descrito en el protocolo, se calcularon los rasgos fenotípicos de los haces vasculares en tallos de maíz, hojas y raíces. Se creó una visualización 3D generada de los vasos raíz y metaxylem, utilizando los resultados de la segmentación, la reconstrucción y la visualización del volumen.

El protocolo de preparación de muestras adecuado mejora significativamente la calidad de emisión de escaneo de micro-CT para el tallo de maíz, la hoja y la raíz. Con la tubería de emisión automática para extraer rápidamente los rasgos fenotípicos de los haces vasculares para el tallo de maíz y la hoja. Y la configuración y emisión de escaneo de procesamiento para analizar los rasgos fenotípicos 3D de los haces vasculares para la raíz de maíz.

Esta técnica proporciona una manera práctica para la calificación fenotípica precisa y rápida y la identificación de los haces vasculares de maíz.