רזולוצית רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת גבוהה (HRCT) היא טכניקת הדמיה לאבחון לא הרסנית שניתן להשתמש בו כדי ללמוד את המבנה והתפקוד של מערכת כלי דם צמח ב-3D. אנחנו מדגימים איך HRCT מאפשר חקר של רשתות העצה על פני מגוון רחב של רקמות צמח ומינים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
שימוש ברזולוציה גבוהה טומוגרפיה ממוחשבת כדי להמחיש את המבנה התל ממדים ופונקציה של הצמח vasculature
במאמר זה
סיכום
תקציר
רזולוצית רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת גבוהה (HRCT) היא טכניקה שאינה הרסני אבחון הדמיה עם יכולת רזולוציה תת מיקרון שנמצא כעת בשימוש על מנת להעריך את המבנה והתפקוד של רשת עצת צמח בשלושה ממדים (3D) (לדוגמא Brodersen אח' . 2010; 2011; 2012a, ב). HRCT ההדמיה מתבססת על אותם העקרונות כמו מערכות CT רפואיות, אלא תוצאות בעצמה גבוהה synchrotron רנטגן מקור ברזולוציה מרחבית גבוהה יותר וירידה בזמן רכישת תמונה. הנה, אנחנו מדגימים בפירוט כיצד סינכרוטרון מבוסס HRCT (שבוצע במקור-LBNL המתקדם אור ברקלי, קליפורניה, ארה"ב) בשילוב עם תוכנת Avizo (VSG Inc, ברלינגטון, מסצ'וסטס, ארה"ב) נמצא בשימוש כדי לחקור את העצה בצמח נכרת רקמות וצמחי חיים. כלי הדמיה החדשים מאפשרים למשתמשים לנוע מעבר לאור מסורתי סטטי, 2D או micrographs אלקטרונים ודגימות מחקר באמצעות חלקים סדרתיים וירטואליים בכל מטוס. מספר אינסופי של פרוסות בכל האורינטציה גלהתבצע על המדגם הזהה, תכונה שאי אפשר להשתמש בשיטות מיקרוסקופיה פיזית מסורתיות.
תוצאות מראות כי HRCT ניתן ליישם גם עשבוני ומיני צמחים וודי, ומגוון רחב של איברי צמח (עלים כלומר, פטוטרות, גבעולים, גזעים, שורשים). נתונים שהוצגו כאן לעזור להפגין גם מגוון של כלי דם האנטומיה צמח נציג והסוג של פירוט נשלף ממערכות HRCT, כולל סריקות לחוף סקויה (Sequoia sempervirens), אגוז (Juglans spp.), אלון (Quercus spp.), ומייפל ( Acer spp.) שתילי עצים לחמניות (Helianthus annuus), גפנים (תטיס spp.), ושרכים (Pteridium aquilinum וWoodwardia Fimbriata). דגימות שנכרתו והתייבשו ממינים עציים הן קלות ביותר לסריקה ובדרך כלל יניבו את התמונות הטובות ביותר. עם זאת, השיפורים האחרונים (כלומר סריקות מהירות יותר וייצוב מדגם) עשו את זה possניכר בו כלל להשתמש בטכניקת הדמיה זו על רקמות ירוקות (למשל פטוטרות) ובצמחים חיים. בהזדמנות כלשהי התכווצות של רקמות צמח ירוקה hydrated תגרום לתמונות המטושטשות ושיטות, כדי למנוע בעיות אלו מתוארים. ההתקדמות האחרונה האלה עם HRCT לספק תובנה חדשות ומבטיחות לתפקוד כלי דם צמח.
מבוא
מים מועברים משורשי צמח אל העלים ברקמת כלי דם נקראת עצה - רשת של צינורות המחוברים ביניהם, סיבים, ותאי חיים, פעילים מטבולית. תפקוד של תחבורת עצת מפעל חייב להישמר לאספקת חומרי מזון ומים לעלים לפוטוסינתזה, צמיחה וסופו של דבר הישרדות. הובלת מים בצינורות עצה יכולה להשתבש כאשר רשת העצה נפגעת על ידי אורגניזמים פתוגניים. בתגובה לצמחי זיהומים כאלה לעתים קרובות לייצר ג'לי, חניכיים וtyloses כאמצעי לבודד התפשטות הפתוגן (למשל McElrone et al 2008; 2010). מתח בצורת יכול גם להגביל הובלת מים בעצה. כמו צמחים מאבדים מים בצורה ממושכת, מתח בונה במוהל העצה. מים תחת מתח הוא metastable (כלומר בסף מסוים המתח יהיה גדול מספיק למער עמ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
פרטי פרוטוקול המתוארים להלן נכתבו במיוחד עבור עבודה ב8.3.2 beamline מקור האור המתקדם. עיבודים עשויים להידרש לעבודה במתקני synchrotron אחרות. בטיחות נאותה והכשרת קרינה נדרשת עבור שימוש במתקנים אלה.
1. לדוגמא הכנה לצמחי חיים
- לגדל צמחים בעציצים בקוטר ~ 10 סנטימטר, ולהבטיח שהגזע הראשי (או חלק של הצמח לסריקה) הוא כמרכז ככל האפשר, וכיוון אנכי בסיר. את הממדים הפיסיים של מכשיר HRCT הלול בגבולות מקור האור המתקדמים לחיות צמחים ל~ 1 מ 'בגובה. כתוצאה מכך, הדמיה של צמחים חיים מבו....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
סריקות Synchotron HRCT יושמו בהצלחה במגוון רחב של רקמות צמח ומינים באמצעות beamline 8.3.2 (איור 5), וספקו תובנה חדשות על המבנה והתפקוד של עצת צמח ברזולוציה חסרה תקדים ב-3D. יכולות ההדמיה וחקר הניתנות על ידי 3D השחזורים (כמוצג באיורים 6-8; וסרטי 1-3) מאפשרות קביעה מדויקת של מיקום וכיוון של מבנים עם רשתות העצה בשתי דגימות שנחתכו ובצמחים חיים.
במצבים מסוימים, תנועת דגימה או תנודות ב.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
Synchotron HRCT מספק ביולוגי צמח עם כלי רב עצמה, שאינו הרסני לחקור את המבנה הפנימי של כלי דם צמח בפירוט מדהים. טכנולוגיה זו נמצאת בשימוש לאחרונה כדי לזהות מבנים אנטומיים יתוארו בטפסים בעבר בעצת גפן דיפרנציאלי משנים את הקישוריות לרשת עצה במינים שונים גפנים (Brodersen אח' 2012b, בעיתונות.) - קישוריות זה יכול לשנות באופן דרסטי את היכולת של פתוגנים ותסחיפים בכלי דם להתפשט הרסני בכל רשתות עצה. הסריקות המוצלחות הראשונות של חי צמחים גם חשפו פרטי קנה מידה זעיר של תהל.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין לנו מה למסור.
תודות
המחברים מבקשים להודות לS Castorani, AJ Eustis, GA גמבטה, CM Manuck, Z Nasafi, וZedan. עבודה זו מומנה על ידי: המחלקה למימון מחקר חקלאי חקלאות-שירות הנוכחי מחקר מידע המערכת בארה"ב (פרויקט מחקר לא 5306-21220-004-00; מקור האור המתקדם נתמך על ידי המנהל, משרד המדע, משרד בסיסי. מדעי אנרגיה, של משרד אנרגיה של ארה"ב תחת חוזה מס DE-AC02-05CH11231);. וNIFA מיוחד יבולי מחקר יוזמת המענק לAJM.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ראה פרטים המפורטים לעיל לגבי ציוד בקו האלומה של מקור האור המתקדם 8.3.2 |
מקורות
- Brodersen, C. R., McElrone, A. J., Choat, B., Matthews, M. A., Shackel, K. A. The dynamics of embolism repair in xylem: in vivo visualizations using high resolution computed tomography. Plant Physiology. 154, 1088-1095 (2010).
- Brodersen, C. R., Lee, E., Choat, B., Jansen, S., Phillips, R. J., Shackel, K. A., McElrone, A. J., Matthews, M. A.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
