영상 기술의 통합 제품군은 카리브해 산호 Montastraea의 annularis와 M.에서 용종의 형태와 조직 구조를 결정하기 위해 적용되었습니다 faveolata. 형광, 직렬 블록 얼굴, 및이 광자 공 초점 레이저 주사 현미경 lobate 구조 용종 벽 및 예상 chromatophore 및 주산 셀러 밀도 및 분포를 확인했다.
방법 논문
영상 기술의 통합 제품군은 카리브해 산호 Montastraea의 annularis와 M.에서 용종의 형태와 조직 구조를 결정하기 위해 적용되었습니다 faveolata. 형광, 직렬 블록 얼굴, 및이 광자 공 초점 레이저 주사 현미경 lobate 구조 용종 벽 및 예상 chromatophore 및 주산 셀러 밀도 및 분포를 확인했다.
이미징 기술의 통합 스위트 카리브해 암초 건물 산호 Montastraea의 annularis 및 M. 이루어지는 3 차원 (3D) 형태학 및 용종 조직의 세포 구조를 결정하기 위해 적용되어왔다 faveolata. 이러한 접근은 형광 현미경 (FM), 시리얼 블록 얼굴 영상 (SBFI), 및 2 광자 공 초점 레이저 주사 현미경 (TPLSM)를 포함한다. SBFI 물리적 절편 후 깊은 조직 이미징을 제공한다; 그것은 이상 2mm의 조직 깊이에 조직 표면의 질감과 3D 시각화에 대해 자세히 설명합니다. 조직 세포 구조의 보완 FM 및 TPLSM 수율은 매우 높은 해상도의 이미지. 결과가있다 : (1) 외부 개별 산호 폴립의 벽에 이전에보고되지 않은 lobate 조직 형태학을 확인 (2) 색소, 조류와 같은 dinoflagellate의 주산 셀러의 endosymbionts의 3 차원 분포와 조직 밀도의 제 1면지도를 만들었습니다. 스펙트럼 흡수 완두콩500 nm 내지 675 nm 인 KS는 각각 제안 M. annularis와 M. faveolata 엽록소와 색소의 유사한 유형을 포함. 그러나, M. annularis와 M. 조직 밀도와 이러한 주요 세포 구성 요소의 3 차원 분포의 유의 한 차이를 나타내지 faveolata. 이미징 방법에 초점을 맞춘이 연구는 SBFI이 탈회 산호 조직의 큰 mm 크기의 샘플의 분석에 매우 유용 있음을 나타냅니다. 무료 FM 및 TPLSM는 nondecalcified 산호 조직 샘플에서 세포의 분포와 밀도의 미묘한 서브 밀리미터 규모의 변화를 알 수있다. TPLSM 기법 수득한다 : (1) 최소 침습 샘플 준비, (2) 우수한 광 단면 처리 능력, (3) 최소의 광 흡수 및 산란, 여전히 깊은 티슈 이미징을 허용하면서.
지구 온난화 및 첨부 환경의 변화는 직접적으로 열대 해양 산호 1-4의 건강 및 유통에 영향을 미치는됩니다. 여러 영향 산호 표백 및 전염병 5-6의 출현을 포함하여 관찰되고있다. 그러나 이러한 환경 적 위협에 대한 미래 산호 응답의보다 정확한 예측은 조직 학적 "베이스 라인" "건강 해 보이는"산호에 대한 조직의 형태 및 세포 구성과 분포를 정의하는 설립하는 것이 필요합니다. 차례로, 산호가 다음 정량적으로 비교 될 수있다 "영향". "정상 응답이"또한 환경에 걸쳐 구배 계측 할 수 있도록 또한,이 기준선은, 다양한 환경 조건 하에서 외관상 건강한 산호 대해 확립되어야한다. 이 기준선을 설정 향한 초기 단계로서, 고해상도 3D 연구는 어떻게 외관상 건강한 산호 폴립 조직 수행되었다형태와 세포 조성물은 햇빛 조사량에서 수심의 증가 (WD) 및 첨부 감소에 응답합니다. 결과는 다음 산호 적응 기작보다 포괄적 이해를 설정할뿐만 아니라, 산호 공생 진화 통찰력과 광 수확의 향상을 얻기 위해 이용 될 수있다.
스토니 산호 (Scleractinia)는 공동으로 산호 7-10 holobiont이라 다른 미생물의 복잡한 조립, 호스트를 재생 식민지 해양 무척추 동물이다. 본 연구에서 수행 연구는 동시에 조직 색소의 증가 수심 분명히 건강한 호스트 산호의 공생 주산 셀러와 변경 사항을 추적하기 위해 최첨단 영상 기술의 제품군을 사용하고자한다. 이 산호 난방의 지표로 분명히 건강한 산호와 행위에 대해 수심 그라데이션을 통해 필요한 비교 조직 셀 "기준"을 설정합니다LTH 10. 산호 안료라는 색소가 흡수, 반영, 산란, 굴절, 회절, 또는 다른 사건 태양 복사 11을 방해하는 역할을합니다. 주산 셀러 - chromatophore endosymbiotic 관계는 산호 동물 (12)에 대해 전략적으로 유리한 빛 수확 최적화 및 골격 성장 전략의 공진화뿐만 아니라 영양 소성 (시프트 공급 전략 autotrophy가 heterotrophy까지 앞뒤로)를 사용할 수있다.
쿠라 카오 남부 카리브해 섬 국가 (네덜란드 령 앤 틸리 스의 이전 부분) 아루바 라 Blanquilla 열도 (그림 1A)를 동향 동서 내에서 약 65km 북쪽 베네수엘라있다. 쿠라 카오 70km 긴 남쪽 해안은 현대 지속적이고 중신 - 플라이오세 - 플라이 스토 홀로 세 고대의 언저리 산호초 기관 13, 14이 포함되어 있습니다. 큐라는 약 3 ° C 형을 변화에 연간 SST 평균nually, 27.5 ± 0.5 ºC의 연간 평균 온도, 9 월 초에 29 ° C의 최대 월 말에서 26 ° C의 최소에 이르기까지 (NOAA SST 데이터 것은 2000년부터 2010년까지 설정합니다). 이전에 잘 공부 되었기 때문에 큐라 (그림 1A)의 북서쪽 끝에 근처에 누워 야 Kalki에서 산호초 (12 ° 22'31.63 "N, 69 ° 09'29.62"W)는, 샘플링에 선정되었다 이 위치에서 해양 생태계 신선한 nonpolluted 해수 7,15-19에서 목욕을합니다. . 두 밀접하게 관련 scleractinian 산호 종, M.의 annularis 및 M faveolata,이 연구에서 실험과 분석을 위해 선택되었다 각 종 때문에 (1) 선반 휴식과에 대한 암초 기관에 전시 분명히 다른과 겹치지 않는 수심 분포 관련 탄산염 퇴적 퇴적 환경 (M.의 annularis 범위 = 0-10미터 WD, M.의 faveolata범위 = 10~20m WD 20,도 1B, 2A 및 2B); (2) 카리브해 (21)에 걸쳐 공통의 산호초 프레임 워크 빌더입니다; (3) 잘 연구 된 생태 학적, 생리 학적, 진화 관계 (22)이있다.
본 연구를위한 필드를 샘플링은 해외 쿠라에 플라 야 Kalki의 표준 스쿠버 다이빙 기술을 사용하여 실시 하였다. 얕은 - 투 - 심해 해저 지형의 횡단면은 선반 휴식을 통해, 선반 가로 질러 그 설립하고, 깊은 물 이물 암초 환경으로 하였다. (1) 세 개인 M.의 ~ 1m 직경 산호 머리 : 분명히 건강한 산호 헤드는 다음을 포함하여이 수심 횡단면을 따라 샘플링 확인되었다 5m 수심 (WD)에 있었다 모두 annularis; M.의 (2) 개별 세 ~ 1m 직경 산호 머리 faveolata는 모두 12m WD에 있었다. 광합성 활성 복사 (PAR)는 33-36% P로 측정 하였다5m WD에서 AR과 10m WD에서 18-22%의 PAR. SST는 5m와 12m 모두의 수심에서 26 ° C를 때 샘플링 년 1 월에 실시했다. 이 여섯 산호 헤드의 각 (즉,. 육 반구형 산호 머리에 각각 약 45 ° N 위도) 동일한 공간 위치에 세중 샘플링했다. 각각의 샘플은 청소 아치 펀치 수집 2.5 cm 직경 산호 조직의 골격 코어 생검으로 구성되었다. 세 산호 조직의 골격 조직 검사가 산호 머리에서 각각 장갑을 낀 손으로 표준 SCUBA에서 샘플링되었다 (M. 9은 5m WD에서 식민지를 annularis 및 M.에서 9 12m WD에서 faveolata). 즉시 깊이에서 수령시, 각 조직 검사 코어 시료를 멸균 50 ㎖의 폴리 프로필렌 원심 분리 관에 넣고, 나사 정상은 밀봉하고, 표면에 돌아왔다. 해수 각 원심 관으로부터 경사 분리하고, 각 코어 생검 후, 침지 저장, 4 % 파라 포름 알데히드로 이송 하였다.
SBFI 영상은 이전에 전체 뇌 및 전체 심장 인체 조직, 그대로 마우스 배아, 얼룩말 물고기 배아, 그대로 뼈 23-30와 동물 샘플의 여러 유형을 포함하여 생물학적 시료의 넓은 범위에서 수행되었다. 형광 또는 시야 기법 중 하나와 광학 / 광학 현미경을 이용 이러한 연구의 대부분. 그러나, 연구는 지난 31 년 사형 전자 시리얼 블록 얼굴 영상을 사용하여 초고 배율에서 수행되고있다. 본 연구에서, 변성 SBFI 프로토콜이 개발되었으며 처음 산호인가. M. 때문에 annularis와 M. faveolata 산호 폴립은 두께 1-2mm 아르, 루틴 광학 현미경 기술 중 어느 것도 산호 폴립 조직의 전체 두께를 관통 할 수 없을 것입니다. 따라서, 우리는 특히 산호 샘플을 위해 설계 SBFI 샘플 준비 프로토콜을 가지고있다. 또, 정의 실체 홀더를 설계했다x와 y 방향 모두에서 동력 이동된다. 이 장치는 오히려 현미경 앞의 정규 마이크로톰을 사용하는 섹션을 수집하는 것보다 샘플 블록 얼굴의 화상을 얻어. 우리는 또한 산호 조직의 전체 두께에 걸쳐 이미지에 동일한 산호 폴립을 다른 비선형 광학 두 광자 현미경 기술을 소개했다. 이것은 탈회 측면과 시료 전처리 (탈수) 및 프로세싱 프로토콜에 의해 유도 될 수있다 조직 형태학 및 볼륨 (수축)의 변화의 가능성에 의해 부과 SBFI 한계를 극복한다. 또한, 산호에서 배출 프로파일은 스펙트럼 색소와 광합성 주산 셀러 사이에 절정 배출과 변화를 확인하기로 결심 하였다. 이러한 결과는 사용 된 방법의 컨텍스트 및 수집 시간에 관한 개별 장점, 분석 시간, 및 STR을 손상시키지 않고 미세 구조적 세부 사항을 해결하는 능력으로 평가 하였다산호 조직의 uctural 무결성.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
참고 : 시약은 산호 샘플의 직렬 블록 얼굴 이미징을위한 준비를합니다
1 Preinfiltration 왁스
1.2) 포함] 왁스
1.3) 직렬 블록 얼굴 이미징에 대한 임베딩 산호 조직
1.4) 레드 왁스에 포함하기
1.5) 직렬 블록 얼굴 설정에서 단면
2 이미징 산호에서 두 개의 광자 형광 현미경
3 차원 볼륨 렌더링과 VisualizatioSBFI의 n 및 두 개의 광자 형광 스펙트럼 데이터
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
(본 연구를 위해 특별히 제조 된 그림 3) 사용자 정의 설계 SBFI 장치는 M.의 외부 표면의 질감과 형태의 첫번째 상세한 3D 디지털 고도지도 (DEM을)를 생산 annularis와 M. faveolature 산호 폴립 (그림 4 및 SI 동영상 1-2). 이것은 각각의 동심 폴립 (도 4B, 4D 및 4E)의 중심으로부터 외측 방사 산호 조직되지 않았던 이전 누적 로브 이미지를 수득 하였다. 이 엽 (叶)은 반경 방향 바깥 쪽과 최하단의 고도 엽 (叶)이 결국 합성 및 폴립 사이 coenosarc 조직 합병과 조직 덮인 기본 및 보조 골격 격벽의 최상부 능선을 따라 적층되어있다. 산호 조직 샘플은 고온 침투와 삽입의 여러 단계를 통과하는 데에도 불구하고 3D 용종의 모양과 관련된 엽 (叶)은 잘 보존되었다. additio블랙 컬러는 각 샘플의 콘트라스트를 최대화하고 신...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
산호초 연구는 해양 환경에서 작동을 동시에 물리적, 화학적 분석, 생물학적 현상을 포함하는, 고도의 학제 적 연구 노력이다. 복잡한 산호초 생태계의 연구는 따라서 최선의 상황에 맞는 프레임 워크 (그림 10) '10의 멱수'내에 완료됩니다. 이 그래픽 편집 산호 생태계 차원 공간의 넓은 범위 (10 -9 10 5m)를 다루고 있음을 보여줍니다. 또한,이 운동은 geobiological 필드를 결합하여 실험실 분석하는 데 필요한 다리 아르 1mm-1cm의 중간 길이 규모로 분석 것을 보여줍니다. 텐 프레임 워크의이 힘은 모델링, 물리적, 화학적 합성, 큐라 소 산호초 생태계를 제어 생물학적 매개 변수, 실험에 대한 상황 분석입니다.
본 연구는 완벽하게 통합 된 스위트 (을)를 적용하는 것이 첫 번째입니다FM F, SBFI과 CLSM 기법 증가 수심 외관상 건강한 산호의 반응을 추적한다. 이미지 ...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
일리노이 대학교 어바나-샴페인(UIUC) 유전체생물학연구소(Institute for Genomic Biology)의 조직학자인 Donna Epps에게 시료 준비 및 절편에 대한 유능한 기술 지원을 제공해 주신 것에 감사드립니다. 이 작업은 Office of Naval Research(N00014-00-1-0609)에서 B.W. Fouke에게 연구 보조금으로 지원되었습니다. 또한 C.A.H. Miller는 UIUC 지질학과 Wanless Fellowship, UIUC 지질학과 Leighton 기금 및 UIUC 지질학과 Roscoe Jackson 현장 조사 기금으로부터 보조금을 받았습니다. 이 원고에 제시된 해석은 저자의 해석이며 반드시 보조금 수여 기관의 해석을 나타내는 것은 아닙니다. 또한 퀴라소에 있는 카리브해 생물다양성 연구 및 관리(Carmabi) 실험실의 산호 조직 생검 샘플 수집에 대한 지원과 협력에 감사드립니다. 유능한 언어 교정을 해준 IGB 미디어 커뮤니케이션 전문가인 Claudia Lutz에게 감사드립니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 산호 조직 골격 | 자연 서식지에서 2.5cm 생검 | ||
| Arch Punch Coring Device | C.S. Osborne and Company | No. 149 | 산호 생검 수집용 |
| 파라포름알데히드 | 전자 현미경 과학 | RT 15700 | 16% 사전 희석 |
| Histoclear/Safeclear II | 전자 현미경 과학 | RT 64111-04 | 크실렌, 탈수 및 탈파라핀화에 대한 무독성 대안 |
| 크실렌 및 에탄올 | 피셔 과학 | 탈수 | |
| 파라핀 왁스 | 리처드 앨런 사이언티픽 | 타입 H REF 8338 | 침투 용액 |
| Vybar | 캔들 메이커 | 레드 왁스 | |
| 스테아린 | 메이커 | 레드 왁스 | |
| 수단 IV | Fisher Chemical | S667-25 | 레드 왁스-불투명 배경 |
| 밀 배아 Agglutinin (WGA) | Life Technologies | W32466 | 라벨링용 산호 점액 |
| Prolong, Gold | Life Technologies | P36095 | 페이드 방지 마운팅 미디어 |
| 플루오로 접시 | 세계 정밀 기기 | FD-35-100 | 2 광자 이미징 |
| XY 모터, 드라이버 및 컨트롤러 | 용 Lin Engineering | 211-13-01R0, R325, R256-RO | XY 평행 이동 |
| 핫 플레이트 | 코닝 | DC-220 | 모든 왁스 |
| 녹이기컨벡션 오븐 | Yamato | DX-600 | 침투 및 임베딩 |
| 티슈 프로세서 | Leica | ASP 300 | 탈수, 침투 |
| 마이크로톰 | Leica | RM2055 | 일회용 칼 |
| 스테레오 현미경 | Carl Zeiss | Stereolumar V 12 | 1.5x(30mm WD) ApoTome |
| Carl Zeiss | 이 있는 대물 형광 현미경 | , ApoTome I 시스템 | 폴립의 얇은 부분 이미징 : Zooxanthellae |
| Axiocam 카메라 | Carl Zeiss | MRm | 흑백 카메라 1388x1040 픽셀 |
| Axiovision 소프트웨어 | Carl Zeiss | 버전 4.8 | 이미지 수집 프로그램 |
| 2 광자 레이저 | 분광 물리학 | Maitai eHP, 펄스 레이저 (70fs) | DeepSee 모듈 |
| 레이저 스캐닝 현미경 | Carl Zeiss 포함 | 스펙트럼 검출기가 있는 LSM 710 | 34채널 PMT 감지 |
| Zen 소프트웨어 | Carl Zeiss | 2010 이상 | 2광자 및 스펙트럼 이미지 획득 |
| Imaris Suite Software | Bitplane, Inc., | 버전 7.0 이상 | 3D 볼륨, 등면 렌더링, 시각화 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청