טכניקות Phenotyping בקנה מידה מיקרון של חבילות וסקולריים תירס מבוסס על צילום רנטגן טומוגרפיה Microcomputed

שיטה זו יכולה להיות לענות על שאלות מהירות בטכניקות פנוטיפים בקנה מידה מיקרון המתוכנן לבנות. כגון חלקיקי סריקת מיקרו-CT, ושיטת הניתוח הפנוטיפית לחבילות כלי דם תירס. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא לספק דרכים חדשות ויעילות לחקור תכונות פנוטיפיות של צרור כלי דם תירס על ידי הכנת מדגם, סריקת CT, וניתוח של פרוטוקולים.

ההשלכות של טכניקה זו מרחיבות את היישומים של סריקת מיקרו-CT רגילה ומדעי צמחים אחרים. פרוטוקול זה ניתן לשנות בקלות כדי להתאים חומרים צמחיים אחרים, כגון התייבשות של הליך ייבוש. כדי להתחיל, לאסוף את הגבעול, עלה, ואת השורש מצמחים תירס טרי.

ולחלק אותם לשלוש קבוצות מדגם. לאחר מכן, השתמש בלהב כירורגי כדי לחתוך קטע אחד עד 1.5 ס”מ של internode גזע באמצע. באמצעות אותו להב כירורגי, חותכים קטע של 1/2 עד 2 ס”מ מרוחב העלה המרבי לאורך הכיוון האנכי עם הוריד הראשי.

השתמש בלהב הכירורגי כדי לחתוך קטע 1/2 ס”מ מהשורש הקרקע. לאחר מכן, השרו את מקטעי הדגימה בתסרון FAA למשך שלושה ימים לפחות. ייבשו את מקטעי הדגימה למשך 30 דקות בשישה מעברי צבע אתנול רציפים.

לאחר מכן מניחים את חומרי הצמח בסלי המדגם המתאימים. העבר במהירות את הסלים לתא המדגם של מערכת ייבוש נקודה קריטית פחמן דו חמצני. מניחים את החומרים הצמחיים המיובשים לתוך צינור צנטריפוגה 50 מיליליטר עם שני גרם של יוד מוצק.

ואז למקם את הצינורות בחדר חסין אור במשך ארבע עד חמש שעות. תחילה, הגדר את הפרמטרים לסריקת CT בהתאם לפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, הגדר את טווחי הסריקה בהתאם לגדלים ולנפחים השונים של חומרי הצמח המשמשים.

לאחר מכן, התאימו את גודל פיקסל ההדמיה באופן הבא:שני מיקרומטרים לשורש. 6.77 מיקרומטר לגזע. ו-10 מיקרומטר לעלה.

לבנייה מחדש של תמונות פרוסות, השתמשו בתוכנת בניית תמונות להמרת נתוני CT גולמיים לתמונות פרוסת CT ברזולוציית 2K. תחילה, ציין את סוג האיבר כדי לאתחל צינורות אלגוריתמים שונים בתוכנת ההדמיה האוטומטית. לאחר מכן, לחץ על לחצן הפרמטרים של השיטה ובחר גזע תירס, או עלה תירס, בתיבה הנפתחת הראשונה.

לחצו על לחצן ‘ניהול נתונים’, קבעו את ספריית העבודה וייבאו את כל תמונות הפרוסות בספריה. לאחר מכן בחרו תמונות בודדות או מרובות פרוסות בצינורות התמונה. לאחר מכן, קבעו את גודל הפיקסל של התמונה.

בחרו בלחצן ‘פרמטרי שיטה’ והזינו את גודל הפיקסל של התמונה בפריט העריכה המתאים. לאחר מכן, לחץ על כפתור חישוב phenotyping כדי לחלץ באופן אוטומטי תכונות פנוטיפיות של חבילות כלי הדם עבור כל התמונות פרוסה שנבחרו. לחץ על לחצן הניתוח הסטטיסטי כדי ליצור פלט של תוצאות ניתוח זה כקובץ טקסט או CSV.

ייבאו את התמונות המשוחזרות של שורשי תירס, וקבעו את פרמטרי החלל המדויקים. לאחר מכן השתמש בכלי הגאוסיאני רקורסיבי כדי להחליק את התמונות ולשפר את איכות התמונה. התאם את פרמטרי הסף כדי לבצע פילוח תלת-מימדי של כלי metaxylem.

פעולה זו תיצור תווית צבע אחידה עבור כל כלי metaxylem מחובר. לאחר מכן, לשפר ולזהות את כלי metaxylem באופן אינטראקטיבי באמצעות מורפולוגיה bitwise, פעולות מילוי שיטפון. לאחר מכן, לבצע הדמיה נפח ושחזור פני השטח של כלי.

לבסוף, השתמש בכלי סטטיסטיקת המסכה כדי לספור ולמדוד את התכונות הפנוטיפיות של כלי ברמות הדו-מימד והתל-מימד. באמצעות הניתוח המתואר בפרוטוקול, חושבו התכונות הפנוטיפיות של חבילות כלי דם בגבעולי תירס, עלים ושורשים. נוצרה הדמיה תלת-מימדית של כלי השורש והמטקסים, תוך שימוש בתוצאות של פילוח, שחזור והדמיה של אמצעי אחסון.

פרוטוקול הכנת הדגימה הנכון משפר באופן משמעותי את איכות הסריקה של מיקרו-CT לגזע תירס, עלה ושורש. עם צינור פולט אוטומטי כדי לחלץ במהירות את התכונות הפנוטיפיות של חבילות כלי דם עבור גזע תירס ועלה. ואת ההתקנה ואת פולטים עיבוד סריקה כדי לנתח את התכונות פנוטיפיות 3D של חבילות כלי דם עבור שורש תירס.

טכניקה זו מספקת דרך מעשית להסמכה פנוטיפית מדויקת ומהירה וזיהוי חבילות כלי דם תירס.