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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
우리는 조직화 학적인 기술을 결합 하는 이미지 분석 시스템을 사용 하 여 겨울 휴면 중 달콤한 체리 (벚나무 avium L.)에서 난소 primordia에서 녹말 함유량을 계량 하는 방법론을 제시.
작은 구조에서 전 분에 변경 수정 하 열매를 맺은의 발병 수 분에서 생식 단계를 포함 하 여 여러 식물 발달 과정, 동안 주요 이벤트와 연결 되어 있습니다. 그러나, 꽃 감 별 법 동안에 전 분 유사 알려져 있지 않습니다 완전히, 꽃 primordia의 특히 작은 구조에서 녹말 함유량 측정의 어려움 때문에 주로. 여기, 우리는 다른 단계와 녹말 함유량에 있는 변화를 관련 된 수 있는 현미경에 부착 된 이미지 분석 시스템을 사용 하 여 달콤한 체리 (벚나무 avium L.)의 난소 primordia에서 전 분의 정량화 하는 방법 설명 봄가을 휴면. 이 위해 꽃 봉 오리의 휴면 상태 제어 조건에 겨울 시간에 다른 순간에 전송 하는 촬영의 새싹 성장 평가 하 여 결정 됩니다. 난소 primordia에서 전 분의 정량화에 대 한 꽃 봉 오리는 순차적으로 수집, 고정, 파라핀 왁 스에 포함 된, sectioned, 그리고 난 물2Kl (요오드 화 칼륨 요오드). 준비는 현미경 관찰 하 고 명확 하 게 배경에서 전 분을 구분 하는 이미지 분석기에 의해 분석. 전 분 콘텐츠 값 공부 프레임의 녹말 함유량의 추정으로 각 픽셀의 광학 밀도의 합계를 고려 하 고 묻은 전 분에 해당 하는 이미지의 광학 밀도 측정 하 여 얻을 수 있습니다.
온화한 우 디 사계절 그들의 성장과 발전을 변조 하 여 계절에 적응. 그들은 봄, 여름 동안 개발 하는 동안 그들은 휴면 겨울1에 서가 동안 성장 하 고 중지 합니다. 휴면 낮은 겨울 온도에서 살아남을 수 있습니다, 재미는 적절 한 budburst 봄2에 대 한 전제 조건. 온대 과일 생산 및 임업에 휴면의 중요 한 의미를 확인 하 고 예측 하는 휴면 기간3다양 한 노력을 끌고있다. 과일 나무 종에 경험적 실험 조건 및 꽃의 데이터를 기반으로 하는 통계 예측 강제 촬영 전송 가지 현재 추정 하는 연구를 수 있는 휴면의 날짜를 결정 하는 각 품종에 대 한 요구 사항을 재미 그러나, 생물 학적 과정에 따라 휴면 상태를 확인 하는 방법 불분명3남아 있습니다.
달콤한 체리 (벚나무 avium L.), 등 온대 과일 나무에 꽃이 피는 일년에 한 번 발생 하 고 보름 정도 지속. 그러나, 꽃을 차별화 하 고 이전 여름4기간 동안 약 10 개월 이전에 개발 시작. 꽃 primordia 겨울 동안 휴면 새싹 안에 남아가 동안 성장 하 고 중지 합니다. 이 기간에 각 품종 축적 적절 한 꽃4에 대 한 특정 재미 요구 해야 합니다. 겨울 동안 싹에서 phenological 변화의 부족에도 불구 하 고 꽃 primordia 순수 활성화 휴면, 동안 되며 온도 재미의 축적 최근 전 분 축적의 동적으로 연결 하거나 감소 난소 primordium의 세포 내에서 휴면 결정5에 대 한 새로운 접근을 제공합니다. 그러나, 작은 크기와 난소 primordium의 위치는 특별 한 방법론을 필요합니다.
전 분 우 디 식물 종6주요 저장 탄수화물 이다. 따라서, 변경 전 분에서 꽃 조직, 그들의 개발7,8을 지원 하기 위해 탄수화물을 필요의 생리 적 활동에 관련 되어있다. 생식 과정에서 다른 키 이벤트 또한 녹말 함유량 다른 꽃 구조, 꽃 밥 감수 분열 등9, 스타일이 나 난 수정10통해 꽃가루 관의 성장에에서 있는 변이 관련 됩니다. 조직화 학적인 기법 휴면 중 꽃 primordia의 각 특정 조직에 녹말의 검출을 허용합니다. 그러나, 어려움은 조직, 재배, 또는 년 중 콘텐츠 시간 또는 비교 전 분 축적/감소의 패턴에 따라 허용 하는 전 분을 측정에 남아 있습니다. 이것은 작은 양의 분석 기법11에 사용할 수 있는 조직입니다. 대신, 이미지 분석 현미경12 에 연결 된 식물 조직13의 아주 작은 샘플에서 전 분의 정량화를 수 있습니다.
현미경 및 이미지 분석을 결합 하는 접근 계량 식물 조직, callose14,15, microtubes 등 다른 부품의 콘텐츠 또는 특정 하 여 염색 하는 영역의 크기를 측정 하 여16, 전 분을 사용합니다 얼룩. 전 분, 대 한 그것은 검출 될 수 있다 쉽게 요오드 화 칼륨 요오드를 사용 하 여 (나2기) 반응17. 이 메서드는 매우 구체적인; 내가2기 내에서 전 분 곡물의 구조는 intercalates 및 전 분18amylose 내용에 따라 어두운 파란색 또는 붉은 갈색 색상, 형태. 섹션 I로 얼룩진2기 얼룩이 보여 전 분 및 이미지 분석 시스템19애매 녹말 검출 및 후속 정량화를 허용 하는 배경 조직 사이의 적절 한 대조. 이 염료는 화학 량 론, 요오드의 축적은 매우17을 변화할 수 있는 전 분 분자의 길이에 비례 합니다. 따라서, 픽셀 수로 표현 된 스테인드 영역의 크기 수 있습니다 반영 하지 정확 하 게 전 분의 내용 때문에 비슷한 크기의 스테인드 영역 필드 사이 녹말 함유량에서 높은 차이 찾을 수 없습니다. 대신, 녹말 함유량 살구8,13 에 다른 조직에 보고 되는 현미경에서 얻은 흑백 이미지에 묻은 알갱이의 광학 밀도 측정 하 여 평가 될 수 있습니다. , 19,20, 아보카도10,그리고 올리브21.
여기, 우리가 설명 달콤한 체리에 봄가 난소 primordium 조직에 녹말 함유량의 정량화와 휴면 상태의 실험 결정을 결합 하는 방법 이해 및 예측을 위한 새로운 도구를 제공 하 고 생물 학적 메커니즘의 연구에 따라 휴면 휴면 연결.
1. 휴면 결정과 식물 자료를 수집
2. 식물 재료 준비 전 분 정량화에 대 한
3입니다. 녹말 함유량의 정량화
휴면 연구 재미 요구 사항이 충족 되는 때 순간의 결정을 해야 합니다. 필드 조건 (그림 1A)에서 겨울 동안 phenological 변화의 부족에도 불구 하 고 벚꽃 복구할 수 없습니다 적당 한 조건에서 성장의 용량 낮은 온도에서 일정 기간을 통과할 때까지. 겨울 시간 동안 제어 조건 약 실 (그림 1B)에 촬영의 정기 전이 꽃 봉 오리의 휴면 상태의 평가 허용. 꽃 봉 오리 성장의 평가 버드 체중 증가 측정 하 여 이루어졌다. 반면, 휴면, 동안 변경 관찰 될 수 있었다 적당 한 조건 (그림 1C)의 10 일 후 일단 휴면 극복, 새싹 늘어났다 고 성장 챔버 (그림 1D)에 버스트. 이 분석의 결과 허용을 싹의 휴면 상태. 겨울 동안 발생 하는 다른 온도 때문 휴면 올해에 따라 다른 날짜에 극복 했다. 반면, 연구의 1 년 동안 휴면의 1 월에 발생, 2 년 제시 온화한 겨울; 따라서, 재미 행 약 3 주 후, 2 월에 발생 했습니다.
달콤한 체리 박차, 어디 꼭대기 새싹 식물 새싹 이며 옆 꽃 봉 오리는 꽃 봉 오리 (그림 1C 및 1d)에 꽃 봉 오리를 맺는 다. Undifferentiated 싹 여름의 끝에 꽃 이나 식물 새싹으로 분화 하기 시작 하 고 그들은 겨울에 휴면을 입력, 여러 꽃 primordia 꽃 봉 오리, 수많은 녹색 비늘에 의해 보호 되 고 갈색 외부 비늘 (적용 안에 남아 그림 1C 와 그림 2A). 꽃 봉 오리의 해 부 (그림 2A) 안에 작은 꽃 primordia 보였다. 각 꽃 봉 오리 포함 1-5 개별 꽃 primordia (그림 2B). 각 꽃 primordium의 작은 크기에도 불구 하 고 꽃의 모든 부분을 구별 하는 하 고 구분할 수 있습니다:는 암 꽃 술는 anthers, 꽃잎 및 sepals (그림 2C). 조직화 학적인 방법 사용 (알코올: 아세트산 [3:1] 기정, 파라핀 왁 스를 포함, 톰 단면, 그리고 녹말 요오드 기반 얼룩) 허용 꽃 내 전 분의 분포 (그림 2D관찰 primordium 조직 ).
난소 primordium에 전 각 섹션에서 정량 했다. 1337 µ m2, 40 x 확대, 4 개의 측정 달콤한 체리 난소 primordium (그림 3A)에 있는 전 분의 일반적인 레이아웃을 표현. 전 분 알갱이 했다 후 배경에서 명확 하 게 고유2기 얼룩 (그림 3B). 전 분은 빨간색, 녹색 및 파랑의 임계값 정의 된 색상 매개 변수 (그림 3C)에 따라 시스템에 의해 만들어진 바이너리 이미지에 의해 덮여 있었다 모든 전 분 알갱이 관찰 될 때까지 색상을 조정 하 여 이미지 분석 시스템에 의해 확인 되었다. 얻은 녹말 함유량의 값 (그림 3D) 흑백 이미지에 마스크 아래 모든 픽셀의 광학 밀도의 측정의 결과 이었다.
전 분의 정량화 겨울 (그림 4) 동안 동적 전 분의 일관 된 패턴을 공개 했다. 최대 두 년에 120, 000와 140000 사이 값을 도달 하는 동안 일관 되 게, 이른 겨울에 있는 전 분의 금액 미만 400003의 광학 밀도 값 제시. 최대 값 (그림 4A) 1 년 동안 1 월에서 도달 되었다, 그러나 그것은 2 년 (그림 4B) 2 월에 발생 했습니다. 휴면의 안 색이이 결과 대조, 전 분의 최대 금액 발생 수반 두 년에 놀 아 요 행.
이 방법은 프레임 휴면 관련 전 분 내용에 변경 하기 위해서는 난소 조직 (그림 5B)에 전 분 정량화와 수반 휴면 상태 (그림 5A)의 결정이 필요 합니다.

그림 1: 달콤한 벚꽃의 꽃 봉 오리의 휴면 상태의 결정에 대 한 실험 설정. (A) 분 지, 겨울 동안 휴면 싹 폐쇄 하 고 어두운 갈색 비늘으로 덮여 표시. (B)이이 패널 성장 챔버로 촬영을 보여줍니다. 1 월 중순에 일부 cultivars 싹 휴면 남아 여전히 폐쇄 (흰색 화살표), 다른 성장, 수 있었다 하는 동안 치명적된 싹 (검은색 화살표)를 보여주는. (C)이이 패널 옆에 있는 휴지 꽃 봉 오리와 단일 식물 새싹 박차 꼭대기 위치에 촬영의 세부 정보를 보여줍니다. (D)이이 패널 보여줍니다 촬영의 세부 사항을 일단 휴면 성장 챔버에 10 일 후에 극복 했다 새싹 붓기를 보여주는. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 2: 식물의 전 분 정량화에 대 한 재료 준비. (A)이이 패널 표시 횡단 부분의 꽃 봉 오리, 두 꽃 primordia (fp)를 보여주는 수많은 비늘 (sc)에 의해 보호 됩니다. (B) 3 꽃 primordia (fp)는 꽃 봉 오리에 모입니다. (C)이이 패널 표시 꽃 primordium 횡단 부분의 모든 whorls와 분화: sepals (se), 꽃잎 (pe), anthers (한), 그리고 암 꽃 술 (pi). 난소 primordium 암 꽃 술 (화살표)의 기지에서 수훈이 있다. (D) A 중간 부분의 꽃 primordium 수집 및 1 월에 고정, 파라핀 왁 스에 포함 된, 구분, 되었고 나 물 전 분을 위한2기 (짙은 갈색). 이 패널에서는 난소 primordium (화살표)를 보여 줍니다. 스케일 바 패널 A 와 B 에 500 µ m 및 패널 C 와 D의 200 µ m입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 3: 달콤한 체리 난소 primordium 부 량 전 분. (A)이이 패널 난소 primordium의 중간 부분을 보여줍니다 난 물2기, 콘텐츠는 전 분에 4 개의 프레임을 보여주는 측정 했다. (B)이이 패널 난소 primordium의 세부 사항을 표시합니다. 전 분 알갱이 짙은 갈색에 물 들 다. (C)이이 패널 표시는 전 분에 모조 색상 이미지에 파랑의 다른 그늘에 해당 합니다. (D)이이 패널 흑백 원본 이미지에 (파란색) 나2기 묻은 전 분을 취재 하는 바이너리 이미지 마스크를 보여 줍니다. 광학 밀도 마스크에 의해 포함 하는 원본 이미지의 픽셀에만 측정 됩니다. 스케일 바 패널 A 에서 100 µ m와 20 µ m B - D패널에 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 4: 달콤한 체리 난소 primordia에서 전 분 정량화의 대표적인 결과 다른 겨울 온도 조건의 2 년 동안 봄가 매월 수집. (A)이이 패널 표시 결과 2010-2011 년에서 추운 겨울을 했다 합니다. 놀 아 요 행 (눈송이) 1 월, 전 분의 최대 크기와 수반에 발생 했습니다. (B)이이 패널 했다 온화한 겨울 2011-2012 년에서 결과 표시 합니다. 놀 아 요 행 (눈송이) 2 월, 전 분의 최대 크기와 수반에 발생 했습니다. 값은 평균 ± 표준 오차의 의미. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 5: 새싹과 달콤한 체리에서 난소 primordia에서 전 분 정량화의 휴면 상태를 평가 하기 위해 실험 디자인의 계획. (A)이이 패널의 휴면 상태 결정의 워크플로 보여 줍니다: 식물 소재 준비, 과정, 그리고 얻은 결과. (B)이이 패널 전 분 정량화의 워크플로 보여 줍니다: 전 분, 전 분의 이미지 분석 탐지 및 전 분 정량화의 현미경 관찰을 위한 새싹의 조직화 학적인 준비. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
저자는 공개 없다.
우리는 조직화 학적인 기술을 결합 하는 이미지 분석 시스템을 사용 하 여 겨울 휴면 중 달콤한 체리 (벚나무 avium L.)에서 난소 primordia에서 녹말 함유량을 계량 하는 방법론을 제시.
저자는 기꺼이 그들의 도움이 토론과 조언을 위한 마리아 Herrero와 Eliseo 리 바 감사합니다. 이 작품은 정부의 드 Economía y Competitividad에 의해 지원 되었다-유럽 지역 개발 기금, 유럽 연합 [부여 수 있다-2010-037992 E. f]; Instituto Nacional de Investigación y 기술과 Agraria y 섬유 [보조금 번호 RFP2015-00015-00 RTA2014-00085-00, RTA2017-00003-00]; 그리고 Gobierno de Aragón-유럽 사회 기금, 유럽 연합 [Grupo Consolidado A12 17R].
| 정밀 스케일 | Sartorius | CP225D | |
| 입체 현미경 | Leica Microsystems | MZ-16 | |
| 건조 스토브 | Memmert | U15 | |
| 파라핀 임베딩 스테이션 | Leica Microsystems | EG1140H | |
| 회전식 마이크로톰 | Reichert-Jung | 1130/Biocut | |
| 마이크로톰 블레이드 | 깃털 | S35 | 스테인레스 스틸 |
| 명시야 현미경 | Leica Microsystems | DM2500 | |
| 디지털 카메라 | Leica Microsystems | DC-300 | |
| 이미지 분석 시스템 | Leica Microsystems | Quantiment Q550 |