La generazione di prole geneticamente unica negli organismi che si riproducono sessualmente dipende dalla fusione riuscita di gameti maschili e femminili. Nelle piante da fiore, l'interazione di due gameti maschili (spermatozoi) con due gameti femminili (cellula uovo e cellula centrale) durante la doppia fecondazione dipende dal rilascio di spermatozoi dal tubo pollinico (il gametofito maschile). Questo processo, chiamato ricezione del tubo pollinico, è in gran parte controllato dalle cellule sinergiche che risiedono all'interno del sacco embrionale (il gametofito femminile)1,2. Poiché la ricezione del tubo pollinico avviene in profondità all'interno del fiore, è stato stabilito un metodo che consente l'imaging delle cellule vive del processo, chiamato ricezione del tubo pollinico semi-in vitro (SIV),3. Con questo metodo, gli ovuli di Arabidopsis asportati vengono posti su un mezzo di germinazione del polline semi-liquido e presi di mira da tubi pollinici che crescono attraverso lo stigma e lo stile di un pistillo reciso alla giunzione del tratto di trasmissione dello stile 3,4. Dopo lo sviluppo di questa tecnica, osservazioni dettagliate hanno portato a diverse scoperte riguardanti la guida, la ricezione e la fecondazione del tubo pollinico. Tra le altre, queste scoperte includono l'acquisizione della competenza di targeting del tubo pollinico attraverso la crescita attraverso lo stigma3, l'inizio delle oscillazioni intracellulari del calcio nei sinergidi all'arrivo del tubo pollinico 5,6,7,8,9 e la dinamica del rilascio e della fecondazione delle cellule spermatiche allo scoppio del tubo pollinico10 . Tuttavia, poiché questa tecnica si basa sull'escissione degli ovuli, le osservazioni della fecondazione sono limitate in numero e la ricezione del tubo pollinico è spesso aberrante, con conseguente fallimento della rottura del tubo pollinico (Video 1 e File supplementare 1). Pertanto, vi è la necessità di un approccio più efficiente che consenta analisi ad alto rendimento della ricezione e della fecondazione del tubo pollinico.
Nello sviluppo di questo protocollo, sono stati testati diversi nuovi approcci per analizzare la ricezione del tubo pollinico, che vanno dai metodi più "in vitro" a quelli più "in vivo", ed è stata stabilita una tecnica efficiente basata sull'escissione dell'intero setto, che consente fino a 40 osservazioni di fecondazione al giorno. Qui vengono delineate le sfumature e i punti critici della tecnica, tra cui la messa in scena dei fiori, la dissezione, la preparazione del mezzo e le impostazioni di imaging. Seguendo questo protocollo, la ricerca incentrata sulla guida del tubo pollinico, sulla ricezione del tubo pollinico e sulla doppia fecondazione dovrebbe essere facilitata. Le dimensioni del campione più elevate consentite dal metodo dovrebbero rafforzare la solidità scientifica delle conclusioni tratte dagli esperimenti di imaging dal vivo. Le potenziali applicazioni di questa tecnica includono, ma non sono limitate a, l'esecuzione di osservazioni dei cambiamenti molecolari e fisiologici nelle concentrazioni citosoliche di calcio ([Ca2+]cyt), pH o H 2 O2durante le interazioni gametofite attraverso l'uso di biosensori geneticamente codificati. Inoltre, i cambiamenti citologici, come la degenerazione del sinergico ricettivo, la migrazione delle cellule spermatiche o il karyogamy, possono essere osservati più facilmente utilizzando questo metodo migliorato. Infine, i tempi delle diverse fasi della fecondazione possono essere monitorati con microscopia a campo largo, e quindi analisi più dettagliate utilizzando la microscopia a scansione laser confocale (CLSM) o la microscopia di eccitazione a due fotoni (2PEM) possono essere condotte per una risoluzione più elevata e la ricostruzione 3D.