Nous fournissons une méthode originale pour améliorer le contraste d’absorption des rayons x des tissus de maïs adapté pour la numérisation de la tomographie microcomputed ordinaire. Basée sur des images de CT, nous présentons un ensemble de flux de traitement d’image pour différents matériaux de maïs extraire efficacement des phénotypes microscopiques des faisceaux vasculaires du maïs.
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Article de méthode
Techniques de phénotypage micron-échelle de maïs faisceaux vasculaires issu de tomographie à rayons x Microcomputed
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
Résumé
Il est nécessaire de quantifier avec précision les structures anatomiques des matériaux maïs issu des techniques d’analyse d’images de haut débit. Ici, nous fournissons un « protocole de préparation d’échantillon » de maïs matériaux (c.-à-d., tige, feuilles et racine) adaptés aux microcomputed ordinaires tomodensitométrie micro-numérisation. Basé sur des images haute résolution de CT de tige de maïs, feuilles et racine, les auteurs décrivent deux protocoles pour l’analyse phénotypique des faisceaux vasculaires : (1) basé sur l’image de CT de tige de maïs et de feuilles, nous avons développé un pipeline d’analyse d’image spécifique pour extraire automatiquement 31 et 33 caractères phénotypiques des faisceaux vasculaires ; (2) basé sur la série d’image de CT des racines de maïs, nous avons mis en place un régime de traitement d’image pour la segmentation d’en trois dimensions (3d) des navires de métaxylème et extrait bidimensionnel (2d) et des caractères phénotypiques 3D, tels que volume, surface habitable de navires de métaxylème, etc. Les protocoles proposés par rapport à la mesure manuelle traditionnelle des faisceaux vasculaires de maïs matériaux, améliorent considérablement l’efficacité et la précision de dosage phénotypique à l’échelle du micron.
Introduction
Le système vasculaire maïs traverse toute la plante, de la racine et la tige à feuilles, qui forme les chemins de transport clé pour livrer de l’eau, minéraux et substances organiques1. Une autre fonction importante du système vasculaire est de fournir un soutien mécanique pour les plants de maïs. Par exemple, la morphologie, le nombre et la répartition des faisceaux vasculaires dans les racines et les tiges sont étroitement liés à la résistance à la verse des plants de maïs2,3. À l’heure actuelle, des études sur la structure anatomique des faisceaux vasculaires principalement utilisent....
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Protocole
1. Protocole de préparation d’échantillon
- Pour l’échantillonnage, recueillir la tige, feuilles et racines de plants de maïs frais et diviser en trois types de groupes d’échantillons (chaque groupe avec quatre répétitions). Ensuite, coupez-les en petits segments à l’aide d’une lame chirurgicale de la manière suivante : (1) coupe un segment du milieu de la tige entre-nœud 1 à 1,5 cm de longueur ; (2) couper un segment de la largeur de la feuille de 0,5 - 3 cm de longueur le long de l’axe vertical avec la veine principale ; (3) couper un segment de la racine de la Couronne 0,5 cm de longueur.
- Pour la fixation de la FAA, tremper les segments de l’échan....
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Résultats
Le protocole de préparation d’échantillon adapté à ordinaire micro-TDM non seulement empêche la déformation des tissus végétaux mais aussi améliore le contraste d’absorption des rayons x. Matières végétales prétraitées sont analysés en utilisant un système de micro-CT dans la tranche haute qualité des images, et la plus haute résolution peut atteindre 2 µm/pixel. La figure 4 montre les images numérisées de la micro-CT de tige, feuilles et racine, et le contra.......
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Discussion
Avec l’application réussie de la technologie de CT dans les domaines de la biomédecine et science des matériaux, cette technologie a été progressivement introduite dans les domaines de la botanique et l’agriculture, la promotion de recherches en sciences de la vie comme un outil technique prometteur . Dans les années 1990, technologie CT a été tout d’abord utilisée pour étudier les structures morphologiques et développement des systèmes de racine de plante. Au cours de la dernière décennie, synchrotron HRCT est devenu un.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Cette recherche a été financée par National Nature Science Foundation of China (No.31671577), la Science et technologie Innovation spécial Construction financés par le programme de Pékin Académie d’Agriculture et foresterie Sciences(KJCX20180423), la recherche Programme de développement de la Chine (2016YFD0300605-01), la Fondation des sciences naturelles de Beijing (5174033), la Beijing Postdoctoral Foundation (2016 ZZ-66) et recherche la Beijing Academy of Agricultural et subvention de Sciences forestières (KJCX20170404),) JNKYT201604).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Skyscan 1172 Système de tomodensitométrie à rayons X | Bruker Corporation, Belgique | NA | Pour la tomodensitométrie |
| CO2 système de séchage du point critique (Leica CPD300) | Leica Corporation, Allemagne | NA | Pour le séchage d’échantillons |
| Éthanol | Tout | NA | Pour fixation FAA |
| Formaldéhyde | Tout | NA | Pour fixation FAA |
| Acétique acide | Tout | NA | Pour la fixation FAA |
| Lame chirurgicale | N’importe quel | NA | Pour couper les échantillons |
| Imprimante 3D Makerbot | replicator 2, MakerBot Industries, USA | NA | Pour imprimer les paniers d’échantillons de racines, de tiges et de feuilles de maïs |
| Tube à centrifuger | Corning, États-Unis | NA | Placer les matériaux de la racine, de la tige ou des feuilles |
| Iode solide | Tout | NA | Pour la teinture d’échantillons |
| Logiciel SkyScan Nrecon | SkyScan NRecon, Version : 1.6.9.4, Bruker Corporation, Belgique | NA | Pour la reconstruction d’images |
| Logiciel VesselParser VesselParser | , Version : 3.0, National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture (NERCITA), Pékin, Chine | NA | Protocole d’analyse d’images pour une image CT unique de la tige ou de la feuille de maïs |
| ScanIP | ScanIP, Version : 7.0 ; Simpleware, Exeter, Royaume-Uni | NA Logiciel | de traitement d’images 3D |
| Gants en latex | Tous NA | ||
| Pince à épiler | Tout | NA |
Références
- Lucas, W. J., et al. The plant vascular system: evolution, development and functions. Journal of Integrative Plant Biology. 55, 294-388 (2013).
- Gou, L., et al. Effect of population density on stalk lodging resistant mechanism and agronomic cha....
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Réimpressions et autorisations
