8,881 Views
•
06:21 min
•
October 09, 2018
DOI:
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.
אנו מספקים שיטה כדי לשפר את הניגודיות הקליטה רנטגן רקמת תירס מתאים סריקת טומוגרפיה microcomputed רגיל. על סמך CT תמונות, אנחנו מציגים את ערכה של זרימות עבודה של עיבוד תמונה עבור חומרים תירס שונים ביעילות לחלץ פנוטיפים מיקרוסקופיים של וסקולריים צרורות של תירס.
10:08
Experimental Design for Laser Microdissection RNA-Seq: Lessons from an Analysis of Maize Leaf Development
Related Videos
9561 Views
08:51
Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography
Related Videos
13230 Views
10:47
Xylem Water Distribution in Woody Plants Visualized with a Cryo-scanning Electron Microscope
Related Videos
8733 Views
14:43
Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis
Related Videos
13411 Views
06:23
Leveraging Micro-CT Scanning to Analyze Parasitic Plant-Host Interactions
Related Videos
1952 Views
11:49
Using High Resolution Computed Tomography to Visualize the Three Dimensional Structure and Function of Plant Vasculature
Related Videos
21109 Views
06:11
Improved Methods for Preparing Transverse Sections and Unrolled Whole Mounts of Maize Leaf Primordia for Fluorescence and Confocal Imaging
Related Videos
2970 Views
06:28
High Throughput Image-Based Phenotyping for Determining Morphological and Physiological Responses to Single and Combined Stresses in Potato
Related Videos
1786 Views
06:21
Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography
Related Videos
8.9K Views
08:51
Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography
Related Videos
13.2K Views
Read Article
Cite this Article
Zhang, Y., Ma, L., Pan, X., Wang, J., Guo, X., Du, J. Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography. J. Vis. Exp. (140), e58501, doi:10.3791/58501 (2018).
Copy