우리는쌀(Oryza sativa L.)을 모형 종으로 사용하여 습지 환경에서 온전한 뿌리와 주변 의체 토양을 시료, 보존 및 섹션화하는 프로토콜을 설명합니다. 일단 보존되면, 시료는 싱크로트론 X선 형광(XRF) 화학적 분석 영상과 같은 원소 이미징 기술을 사용하여 분석될 수 있다.
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이 논문에서
요약
초록
뿌리는 토양 환경과 광범위하게 상호 작용하지만 뿌리와 주변 뿌리 권 사이의 상호 작용을 시각화하는 것은 도전적입니다. 습지 식물의 뿌리 권 화학 은 뿌리에서 대량 토양에 가파른 산소 그라데이션 때문에 캡처특히 도전이다. 여기서 는 슬램 동결 및 동결 건조를 통해 습지 식물의 뿌리 구조와 뿌리 권 화학을 효과적으로 보존하는 프로토콜이 설명되어 있습니다. 액체 질소로 미리 냉각된 구리 블록 사이에 시료가 동결되는 슬램 동결은 화학 적 분석 변화를 최소화하면서 플래시 동결로 발생할 수있는 뿌리 손상 및 샘플 왜곡을 최소화합니다. 샘플 왜곡은 여전히 가능하지만, 비용을 최소화하면 여러 샘플을 신속하게 얻을 수 있는 능력이 만족스러운 샘플을 얻을 수 있는 잠재력을 증가시키고 이미징 시간을 최적화합니다. 데이터는 이 방법이 철 플라크와 관련된 쌀 뿌리와 뿌리 줄기권에서 감소 된 비소 종을 보존하는 데 성공한다는 것을 보여줍니다. 이 방법은 미량 원소 사이클링에서 식물 치료 응용 프로그램에 이르기까지 농도 범위에 걸쳐있는 다양한 습지 환경에서 식물 토양 관계의 연구를 위해 채택 될 수있다.
서론
뿌리와 뿌리는 동적, 이질성, 식물이 미네랄 영양소와 오염 물질을 얻는 방법을 이해하는 데 매우 중요합니다1,2,3. 뿌리는 영양분(예를 들어, 인) 및 오염물질(예를 들어, 비소)이 토양에서 식물로 이동하여 이 과정을 이해하는 것이 식품량과 품질, 생태계 기능 및 식물 치료에 영향을 미치는 주요 경로입니다. 그러나, 뿌리는 영양 취득 요구에 대응하여 성장하는 공간과 시간에 역동적이며, 종종 기능, 직경 및 구조(예를 들어, 측면 뿌리, 출현 뿌리, 뿌리)2. 루트 시스템의 이질성은 세포에서 생태계 수준으로 공간 적 척도와 시간당에서 디칼까지의 시간적 척도에서 연구할 수 있습니다. 따라서 뿌리와 주변 토양 또는 뿌리권의 동적이고 이질적인 특성은 시간이 지남에 따라 뿌리 권 화학을 포착하는 데 어려움을 겪습니다. 이 도전에도 불구하고, 이 중요한 식물 토양 관계를 특성화하기 위해 토양 환경에서 뿌리를 연구하는 것이 필수적입니다.
습지 식물의 뿌리 권 화학 때문에 공간과 시간의 변화 뿌리에 대량 토양에서 존재하는 가파른 산소 그라데이션의 ....
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프로토콜
1. 슬램 동결 장비 준비
- 액체 질소를 담을 수 있는 깨끗한 쿨러 내부에 구리 블록 2개(~5cm x 5cm x 15cm)를 수평으로 놓고 블록을 침수하기에 충분한 액체 질소를 붓습니다. 버블링이 가라앉으면 각 끝에 두 개의 스페이서를 하나의 구리 블록 위에 놓습니다.
참고: 스페이서 높이는 동결할 샘플의 높이를 결정합니다. 이 예제에서는 2cm 스페이서를 사용하여 큐브약 3cm x 3cm x 2cm를 만듭니다. 액체 질소의 부피는 쿨러 크기에 따라 달라집니다. 이 예제에서는 약 1 L을 사용하여 약 5개의 큐브를 연중합니다.
주의: 액체 질소가 극저온및 질식제이기 때문에 적절한 개인 보호 장비와 환기를 사용하십시오. - 집게와 극저온 장갑을 사용하여 샘플이 제자리에 있을 때 검색이 더 쉬워지도록 끝에 있는 다른 구리 블록을 일어서십시오.
2. 샘플 수집 및 슬램 동결
- 삽을 사용하여 습식 토양에서 원하는 식물과 뿌리 줄기구를 추출하고 파고 구멍이 원하는 뿌리 부피보다 훨씬 큰지 확인합니다. 토양을 놓고 식물을 용기에 넣고 벤치탑에 놓습니다.
참고: 냄비 연구에서 온화토양과 식물 전체를 사용할 수도 있습니다. - 뿌리를 취해야 할 토양 위치(즉, 촬영에 ....
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결과
이 방법은 습지 식물의 뿌리와 뿌리 줄기권과 대량 토양에 뿌리와 화학 종의 보존을 허용합니다. 이 작품에서, 상기 방법은 쌀의 뿌리근면에서 Fe 및 Mn 산화물 및 식물 영양소와 함께 분화 및 공동 국소화로서 평가하기 위해사용되었다(Oryza sativa L.). 쌀은 델라웨어 대학의 RICE 시설에서 재배되었으며, 30개의 논 메소코솜(각 2m x 2m, 49식물)은 쌀곡물로 섭취하는 것을 목표로 다양한 토양 및 수자원 관리 조건에서 쌀을 재배하는 데 사용됩니다. 이 실험은 1470개의 개별 식물을 제공했으며, 이 식물은 성장 하는 계절 에 걸쳐 뿌리 줄기를 샘플링 할 수 있습니다.
충분한 수의 샘플을 감안할 때 얇은 섹션은 다양한 루트 형태를 캡처할 수 있었습니다. 도 1A는 토양 매트릭스 내에 있는 여러 루트 직경을 가로 단면으로 나타낸다. 그러나 일부 토양 섹션에는 뿌리가 거의 포함될 수 있습니다. 이 .......
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토론
이 논문은 원소 이미징 및/또는 화학 적 분석 매핑에 사용할 수있는 슬램 동결 기술을 사용하여 습지 식물 뿌리의 보존 된 벌크 토양 + 뿌리 줄기를 얻는 프로토콜을 설명합니다.
기존 메서드에 비해 이 메서드의 몇 가지 이점이 있습니다. 첫째, 이 방법은 뿌리와 주변 뿌리권에 대한 동시 조사를 허용한다. 현재 토양을 씻어내고뿌리(31,32)를 보존하거나 인공 환경(예를 들어, 뿌리 뿌리 상자)에서 식물을 재배하고 DGT 방법을 사용하여 뿌리 자체를 관찰할수 있는 능력이 없는 토양 환경에서 뿌리를 보존하고 화학적으로 이미지화하는 방법이존재하고 있다. 여기에 설명된 방법은 뿌리 토양 관계의 관찰을 위해 그 자리에서 .......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
저자는 델라웨어 대학과 브룩헤이븐 국립 연구소 사이의 협력을 지원하기 위해 세이퍼스와 타페로에 공동 종자 보조금을 인정합니다. 이 연구의 일부는 국가 싱크로트론 광원 II의 XFM (4-BM) 빔 라인을 사용, 미국 에너지부 (DOE) 과학 사용자 시설의 사무실은 계약 번호에서 브룩 헤이븐 국립 연구소에 의해 과학의 DOE 사무실을 위해 운영. DE-SC0012704.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 구리 블록 | McMaster Carr | 89275K42 | |
| 다이아몬드 블레이드 | Buehler | 15 LC, 102 mm x 0.3 mm | 작동 속도: 225 rpm |
| 에폭시 형태 | Struers | 40300085 | FixiForm |
| 에폭시 | Epotek | 301-2FL | |
| Superglue | Loctite | 404 | |
| 박막 절단 기계 | Buehler | PetroThin | |
| 습식 톱 | Buehler | IsoMet 1000 |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
