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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Nous présentons une méthode pour quantifier la teneur en amidon dans les primordiums ovaire dans sweet cherry (Prunus avium L.) au cours de la dormance hivernale à l’aide d’un système d’analyse image combiné avec des techniques histochimiques.
Changements dans l’amidon dans des petites structures sont associées à des événements clés au cours de plusieurs processus de développement de la plante, y compris la phase reproductive de la pollinisation à la fécondation et le début de la fructification. Toutefois, des variations dans l’amidon pendant la différenciation de la fleur ne sont pas totalement connues, principalement en raison de la difficulté de quantifier la teneur en amidon dans les structures en particulier les petits des primordia fleur. Nous décrivons ici une méthode pour la quantification de l’amidon dans les primordiums ovaire de sweet cherry (Prunus avium L.) en utilisant un système d’analyse image attaché à la loupe, qui permet concernant les changements de teneur en amidon avec les différentes phases de la dormance de l’automne au printemps. À cette fin, l’état de dormance des bourgeons floraux est déterminée en évaluant la croissance des bourgeons des tiges transférée dans des conditions contrôlées à des moments différents de l’heure d’hiver. Pour la quantification de l’amidon dans les primordiums ovaire, boutons floraux sont séquentiellement recueillies, fixe, incorporé dans la paraffine, sectionnées et colorées avec j’ai2Kl (iodure de potassium iodée). Préparations sont observées au microscope et analysées par un analyseur d’image qui la distingue clairement l’amidon de l’arrière-plan. Amidon contenus valeurs sont obtenues en mesurant la densité optique de l’image qui correspond à l’amidon coloré, considérant la somme de la densité optique de chaque pixel comme une estimation de la teneur en amidon du cadre étudié.
Tempérées ligneuses vivaces s’adaptent aux saisons en modulant leur croissance et leur développement. Alors qu’ils développent au printemps et en été, ils cessent de croître au cours de l’automne pour aller en dormance en hiver1. Bien que la dormance leur permet de survivre aux basses températures hivernales, réfrigération est une condition sine qua non pour un bon débourrement au printemps2. Les répercussions importantes de dormance en production fruitière tempérées et des forêts ont conduit à divers efforts visant à déterminer et à prévoir la période de dormance3. Espèces d’arbres fruitiers, expériences empiriques transférant des pousses au forçage des conditions et des prévisions statistiques basées sur les données de la floraison sont les approches actuelles de déterminer la date de la rupture de la dormance, ce qui permet aux chercheurs d’estimer la exigences pour chaque cultivar de refroidissement. Cependant, comment déterminer l’état de dormance basé sur des processus biologiques reste peu clair3.
Floraison en fruitiers tempérés, comme sweet cherry (Prunus avium L.), se produit une fois par an et dure environ une quinzaine de jours. Cependant, les fleurs commencent à se différencier et de développer une dizaine de mois plus tôt, au cours de l' été précédent4. Les primordiums fleur cesse de croître au cours de l’automne à rester dormant à l’intérieur des bourgeons en hiver. Au cours de cette période, chaque cultivar doit accumuler une exigence particulière paralysant pour bonne floraison4. Malgré l’absence de changements phénologiques dans les bourgeons en hiver, fleur primordiums sont physiologiquement actives en période de dormance, et l’accumulation des températures de réfrigération a été récemment associée à la dynamique de l’accumulation de l’amidon ou diminuer dans les cellules du primordium ovaire, offrant une nouvelle approche pour la détermination de dormance5. Toutefois, la petite taille et l’emplacement du primordium ovaire nécessitent une méthodologie particulière.
L’amidon est le glucide de stockage importants en espèces de plantes ligneuses6. Ainsi, les changements dans l’amidon ont été associés à l’activité physiologique des tissus fleur, qui ont besoin de glucides pour soutenir leur développement7,8. Différents événements clés durant le processus de reproduction sont également liés aux variations de la teneur en amidon dans les différentes structures florales, tels que les anthères méiose9, la croissance des tubes polliniques dans le style ou ovule fécondation10. Des techniques histochimiques permettent la détection de l’amidon dans chaque tissu particulier des primordia fleur en période de dormance. Toutefois, la difficulté reste à quantifier cette fécule pour permettre à la suite de son modèle d’accumulation/diminution avec le temps, ou en comparant l’amidon contenu entre les tissus, les cultivars ou des années. Cela est dû à la petite quantité de tissu disponible pour les techniques d’analyse11. Comme alternative, analyse d’image liée à la microscopie12 permet la quantification de l’amidon dans très petits échantillons de plantes tissus13.
Microscopie et analyse d’images de la combinaison des approches ont été utilisées pour quantifier le contenu des différents composants dans les tissus végétaux, tels que de la callose14, microtubes15, ou16, l’amidon en mesurant la taille de la zone teintée par le particulier les taches. Pour l’amidon, il peut être facilement détecté à l’aide de l’iodure de potassium iodée (j’ai2KI) réaction17. Cette méthode est très spécifique ; J’ai2KI s’intercale au sein de la structure laminaire des grains d’amidon et forme une couleur bleue ou rouge-brun foncé, selon la teneur en amylose de l' amidon18. Sections colorées avec I tache KI2montrent un contraste suffisant entre l’amidon et le tissu de fond, ce qui permet une détection de l’amidon sans équivoque et la quantification ultérieure par l’image analyse système19. Bien que ce colorant n’est pas stoechiométrique, l’accumulation d’iode est proportionnelle à la longueur de la molécule d’amidon, qui peut varier fortement de17. Ainsi, la taille de la zone tachée, exprimée en nombre de pixels peut-être ne pas refléter avec précision la teneur en amidon, étant donné les différences de hautes teneur en amidon a pu être trouvées entre les champs avec des zones colorées de la même taille. Comme alternative, la teneur en amidon peut être évaluée en mesurant la densité optique des granules colorés sur des images noir et blanc obtenus à partir du microscope, il a été signalé dans différents tissus abricot8,13 , 19, avocat10,20et olive21.
Nous décrivons ici une méthodologie qui allie la détermination expérimentale de l’état de dormance de la quantification de la teneur en amidon dans le tissu ovarien de primordium de l’automne au printemps en cerisier, offrant un nouvel outil pour la compréhension et la prévision de dormance basée sur l’étude des mécanismes biologiques liés à la dormance.
1. Collection matière dormance détermination et plante
2. plante préparation du matériel pour la Quantification de l’amidon
3. quantification de la teneur en amidon
Études de dormance exigent la détermination du moment où les exigences de refroidissement sont réunies. Malgré l’absence de changements phénologiques pendant l’hiver dans des conditions naturelles (Figure 1 a), les cerisiers ne récupèrent pas la capacité de croissance dans des conditions appropriées jusqu'à ce qu’ils passent un certain temps sous des températures basses. Le transfert régulier des pousses à une chambre de conditions contrôlées (Figure 1 b) au cours de l’heure d’hiver a permis l’évaluation de l’état de dormance des bourgeons floraux. L’évaluation de la croissance des bourgeons de fleur a été faite par la mesure de l’augmentation du poids du bourgeon. Alors que, en période de dormance, aucun changement pouvait être observé après 10 jours de conditions favorables (Figure 1), une fois surmontée la dormance, les bourgeons se gonflaient et fait irruption dans la chambre de croissance (Figure 1). Les résultats de cette analyse a permis à l’état de dormance des bourgeons à établir. En raison des températures différentes au cours de l’hiver, la dormance a été surmontée à des dates différentes, selon les années. Alors que, pendant la première année de l’étude, la rupture de la dormance a eu lieu en janvier, la deuxième année a présenté un hiver plus doux ; ainsi, l’accomplissement de refroidissement s’est produit environ trois semaines plus tard, en février.
Cerise douce porte boutons floraux dans les dents, où le bourgeon apical est un bourgeon végétatif et les bourgeons latéraux sont les boutons floraux (Figure 1C et 1D). Bourgeons indifférenciées ont commencé à se différencier en fleurs ou bourgeons végétatifs à la fin de l’été, et lorsqu’ils entrent dans la dormance en hiver, plusieurs primordiums fleur restent à l’intérieur de le œuf, protégée par nombreuses écailles vertes et couvertes par des échelles extérieures brun ( Figure 1 et Figure 2 a). La dissection du bourgeon floral a montré les primordiums petite fleur à l’intérieur (Figure 2 a). Chaque bouton floral figurant un à cinq primordiums des fleurs individuelles (Figure 2 b). Malgré la petite taille du primordium de chaque fleur, toutes les parties d’une fleur sont différenciées et peuvent être distingués : le pistil, les anthères, les pétales et les sépales (Figure 2). L’utilisation des techniques histochimiques (alcool : acétique [3:1] fixation, enrobage de paraffine, microtome de sectionnement et de coloration d’amidon à base d’iode) a permis la distribution de l’amidon dans la fleur tissus primordium à observer (Figure 2D ).
Amidon dans le primordium de l’ovaire a été quantifié dans chaque section. Quatre mesures de µm 13372, à un grossissement de 40 x, représentaient la disposition générale de l’amidon dans le primordium d’ovaire sweet cherry (Figure 3 a). Les granules d’amidon sont distingués nettement de l’arrière-plan après j’ai2KI coloration (Figure 3 b). L’amidon a été identifié par le système d’analyse des images, en ajustant la couleur seuils de rouge, vert et bleu jusqu'à ce que toutes les granules d’amidon observés étaient couverts par l’image binaire créé par le système basé sur les paramètres de couleurs définis (Figure 3). Les valeurs de teneur en fécule obtenus étaient le résultat de la mesure de la densité optique de chaque pixel sous le masque sur l’image en noir et blanc (Figure 3D).
La quantification de l’amidon a révélé un modèle cohérent de fécule dynamique au cours de l’hiver (Figure 4). Régulièrement, la quantité d’amidon dans le début de l’hiver a présenté une valeur de densité optique de moins de 40 0003, tandis que le maximum atteint une valeur comprise entre 120 000 et 140 000 dans les deux ans. Alors que la valeur maximale est atteinte en janvier au cours de la première année (Figure 4 a), elle a eu lieu en février à la deuxième année (Figure 4 b). Contrastées de ces résultats avec le teint de la dormance, le maximum d’amidon a eu lieu concomitamment avec la paralysant l’accomplissement dans les deux ans.
Cette approche nécessite la détermination de l’état de dormance (Figure 5 a) concomitamment avec la quantification de l’amidon sur le tissu de l’ovaire (Figure 5 b) afin d’encadrer les changements de la teneur en amidon par rapport à la dormance.

Figure 1 : montage expérimental pour la détermination de l’état de dormance des bourgeons de fleur de cerisier. Branches (A), au cours de l’hiver, montrent les bourgeons dormants fermés et couverts par des écailles bruns foncés. (B), ce panneau montre les pousses, transférés à la chambre de croissance. À la mi-janvier, certains cultivars sont restés dormants avec les bourgeons encore fermé (flèche blanche), tandis que d’autres ont pu se développer, montrant les bourgeons soufflées (flèche noire). (C) ce panneau montre un détail d’un tournage avec boutons floraux dormants situé latéralement et un bourgeon unique situé en position apicale dans l’épi. (D), ce panneau montre un détail d’un tournage, une fois la dormance a été surmontée après 10 jours dans la chambre de croissance, montrant le gonflement des bourgeons. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : préparation du matériel pour la quantification de l’amidon des plantes. (A), ce tableau montre une section transversale d’un bourgeon de fleur, montrant deux primordia de fleur (fp) protégée par nombreuses échelles (sc). (B) trois primordiums fleur (fp) se réunissent dans un bourgeon floral. (C) ce panneau montre une section transversale d’un primordium de fleur, avec tous les verticilles différenciées : sépales (se), des pétales (pe), anthères (un) et pistil (pi). Le primordium de l’ovaire se distingue à la base du pistil (flèche). (D), une section centrale d’un primordium de fleur a été recueillie et fixée en janvier, incorporée dans la cire de paraffine, sectionnée et colorée avec j’ai2KI (brun foncé) pour l’amidon. Ce panneau indique le primordium de l’ovaire (flèche). Les barres d’échelle sont 500 µm de panneaux A et B et 200 µm dans les séries C et D. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : amidon de quantification dans primordium ovaire sweet cherry. (A), ce panneau affiche une section centrale d’un primordium ovaire teinté avec I2KI, montrant les quatre cadres dans lequel amidon contenu a été mesurée. (B), ce tableau montre un détail du primordium ovaire. Les granules d’amidon sont colorées en brun foncé. (C), ce panneau affiche une image en pseudo-couleur dans lequel amidon correspond aux différentes nuances de bleu. (D), ce panneau indique un masque binaire image j’ai couvrant2KI colorés à l’amidon (bleu) sur l’image originale noir et blanc. La densité optique est mesurée dans les pixels de l’image originale, caché derrière le masque. Les barreaux de l’échelle sont de 100 µm en groupe A et 20 µm de panneaux B - D. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : résultats représentatifs de la quantification de l’amidon dans les primordiums ovaire cerise prélevés mensuellement à partir de l’automne jusqu’au printemps au cours de deux années de conditions de température différentes hiver. (A), ce panneau montre les résultats des années 2010-2011, qui a eu un hiver froid. L’accomplissement paralysant (flocon) a eu lieu en janvier, en même temps avec le maximum d’amidon. (B), ce panneau affiche les résultats des années 2011-2012, qui a eu un hiver doux. L’accomplissement paralysant (flocon) a eu lieu en février, en même temps avec le maximum d’amidon. Les valeurs sont la moyenne ± l’écart-type de la moyenne. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : schéma du plan expérimental pour évaluer l’état de dormance des bourgeons et la quantification de l’amidon dans les primordiums ovaire dans sweet cherry. (A), ce panneau montre les flux de travail de la détermination du statut de dormance : la préparation de matériel de plantes, le processus et les résultats obtenus. (B), ce panneau montre les flux de travail de la quantification de l’amidon : la préparation histochimique des bourgeons d’une observation microscopique de l’amidon, la détection de l’analyse d’image d’amidon et de la quantification de l’amidon. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous présentons une méthode pour quantifier la teneur en amidon dans les primordiums ovaire dans sweet cherry (Prunus avium L.) au cours de la dormance hivernale à l’aide d’un système d’analyse image combiné avec des techniques histochimiques.
Les auteurs remercient chaleureusement Maria Herrero et Eliseo Rivas pour leur discussion utile et des conseils. Ce travail a été soutenu par le Ministerio de Economía y Competitividad — fonds européen de développement régional, l’Union européenne [numéro de licence BES-2010-037992 E. F.] ; l’Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria [grant nombre 00015-RFP2015-00, RTA2014-00085-00, RTA2017-00003-00] ; et le Gobierno de Aragón — Fonds Social européen, l’Union européenne [Grupo Consolidado A12-17R].
| Balance de précision | Sartorius | CP225D | |
| Microscope stéréoscopique | Leica Microsystems | MZ-16 | |
| Poêle à sécher | Memmert | U15 | |
| Station d’enrobage de paraffine | Leica Microsystems | EG1140H | |
| Microtome rotatif | Reichert-Jung | 1130/Biocut | |
| Lame de microtome | Feather | S35 | Acier inoxydable |
| Microscope à fond clair | Leica Microsystems | DM2500 | |
| Appareil photo numérique | Leica Microsystems | DC-300 | |
| Système d’analyse d’images | Leica Microsystems | Quantiment Q550 |