Descriviamo un protocollo per campionare, conservare e sezionare le radici intatte e il suolo della rizosfera circostante da ambienti umidi utilizzando il riso(Oryza sativa L.) come specie modello. Una volta conservato, il campione può essere analizzato utilizzando tecniche di imaging elementare, come l'imaging di speciazione chimica a fluorescenza a raggi X (XRF) di sincrotrone.
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Articolo metodologico
Un metodo per preservare le radici delle zone umide e le rizosfere per l'imaging elementare
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le radici interagiscono ampiamente con il loro ambiente del suolo, ma visualizzare tali interazioni tra le radici e la rizosfera circostante è una sfida. La chimica della rizosfera delle piante delle zone umide è particolarmente difficile da catturare a causa dei ripidi gradienti di ossigeno dalle radici al suolo sfuso. Qui viene descritto un protocollo che preserva efficacemente la struttura delle radici e la chimica della rizosfera delle piante delle zone umide attraverso lo slam-freezing e la liofilizzazione. Lo slam-congelamento, in cui il campione viene congelato tra blocchi di rame pre-raffreddati con azoto liquido, riduce al minimo i danni alle radici e la distorsione del campione che possono verificarsi con il congelamento flash, riducendo al minimo i cambiamenti di speciazione chimica. Mentre la distorsione del campione è ancora possibile, la possibilità di ottenere più campioni rapidamente e con costi minimi aumenta il potenziale per ottenere campioni soddisfacenti e ottimizza i tempi di imaging. I dati mostrano che questo metodo ha successo nel preservare le specie di arsenico ridotte nelle radici di riso e nelle rizosfere associate alle placche di ferro. Questo metodo può essere adottato per studi sulle relazioni pianta-suolo in un'ampia varietà di ambienti umidi che coprono intervalli di concentrazione dal ciclo di oligoelementi alle applicazioni di fitodepurazione.
Introduzione
Le radici e le loro rizosfere sono dinamiche, eterogenee e di fondamentale importanza per capire come le piante ottengono nutrienti minerali e contaminanti1,2,3. Le radici sono il percorso primario attraverso il quale i nutrienti (ad esempio, il fosforo) e i contaminanti (ad esempio, l'arsenico) si spostano dal suolo alle piante e quindi la comprensione di questo processo ha implicazioni per la quantità e la qualità del cibo, il funzionamento dell'ecosistema e il fitorisanimento. Tuttavia, le radici sono dinamiche nello spazio e nel tempo crescendo in risposta alle esigenze d....
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Protocollo
1. Preparazione dell'attrezzatura per il congelamento dello slam
- Posizionare due blocchi di rame (~ 5 cm x 5 cm x 15 cm) orizzontalmente all'interno di un dispositivo di raffreddamento pulito in grado di contenere azoto liquido e versare abbastanza azoto liquido per immergere i blocchi. Una volta che il gorgogliamento si attenua, posizionare due distanziali sopra un blocco di rame a ciascuna estremità.
NOTA: l'altezza del distanziatore determina l'altezza del campione da congelare; in questo esempio viene utilizzato un distanziatore di 2 cm per creare cubi di circa 3 cm x 3 cm x 2 cm. Il volume dell'azoto liquido dipenderà dalla dimensione del dispositivo....
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Risultati
Questo metodo consente la conservazione delle radici e delle specie chimiche nelle radici e nella rizosfera delle piante delle zone umide e nel terreno sfuso. In questo lavoro, il metodo è stato utilizzato per valutare la speciazione e la co-localizzazione di As con ossidi fe e Mn e nutrienti vegetali nella rizosfera del riso (Oryza sativa L.). Il riso è stato coltivato presso la RICE Facility dell'Università del Delaware, dove 30 mesocosmi di risone (2 m x 2 m, 49 piante ciascuno) vengono utilizzati per coltiva.......
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Discussione
Questo documento descrive un protocollo per ottenere terreno sfuso preservato + rizosfere di radici di piante delle zone umide utilizzando una tecnica di congelamento slam che può essere utilizzata per l'imaging elementare e / o la mappatura della speciazione chimica.
Ci sono diversi vantaggi di questo metodo rispetto ai metodi esistenti. In primo luogo, questo metodo consente l'indagine simultanea delle radici e delle rizosfere circostanti. Attualmente esistono metodi per preservare e immagin.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori riconoscono una sovvenzione congiunta di semi a Seyfferth e Tappero per sostenere la collaborazione tra l'Università del Delaware e il Brookhaven National Laboratory. Parti di questa ricerca hanno utilizzato la linea di fascio XFM (4-BM) della National Synchrotron Light Source II, una struttura utente dell'Office of Science del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) gestita per l'Ufficio della Scienza del DOE dal Brookhaven National Laboratory sotto contratto n. DE-SC0012704.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Blocchi di rame | McMaster Carr | 89275K42 | |
| Disco diamantato | Buehler | 15 LC, 102 mm x 0,3 mm | velocità di funzionamento: 225 giri/min |
| Forme epossidiche | Struers | 40300085 | FixiForm |
| Epoxy | Epotek | 301-2FL | |
| Supercolla | Loctite | 404 | |
| Sezionatrice sottile | Buehler | PetroThin | |
| Sega a umido | Buehler | IsoMet 1000 |
Riferimenti
- Ahkami, A. H., White, R. A., Handakumbura, P. P., Jansson, C. Rhizosphere engineering: Enhancing sustainable plant ecosystem productivity. Rhizosphere. 3 (2), 233-243 (2017).
- McNear, D. H. The rhizosphere - roots, soil and everything in between. Nature Education....
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Ristampe e permessi
