Het genereren van genetisch unieke nakomelingen in seksueel reproducerende organismen is afhankelijk van de succesvolle fusie van mannelijke en vrouwelijke gameten. In bloeiende planten is de interactie van twee mannelijke gameten (zaadcellen) met twee vrouwelijke gameten (eicel en centrale cel) tijdens dubbele bevruchting afhankelijk van de afgifte van sperma uit de stuifmeelbuis (de mannelijke gametofyt). Dit proces, de ontvangst van stuifmeelbuizen, wordt grotendeels gecontroleerd door de synergetische cellen die zich in de embryozak (de vrouwelijke gametofyt) bevinden1,2. Omdat de ontvangst van stuifmeelbuizen diep in de bloem plaatsvindt, is eenmethode vastgesteld die live-cell imaging van het proces mogelijk maakt, genaamd semi-in vitro (SIV) pollenbuisontvangst, 3. Met deze methode worden weggesneden Arabidopsis-eitjes op semi-vloeibaar stuifmeelkiemmedium geplaatst en gericht op stuifmeelbuizen die groeien door het stigma en de stijl van een stamper die is afgesneden op de stijloverlatende tractusjunctie 3,4. Sinds de ontwikkeling van deze techniek hebben gedetailleerde waarnemingen geleid tot verschillende ontdekkingen rond pollenbuisgeleiding, ontvangst en bevruchting. Deze ontdekkingen omvatten onder andere de verwerving van stuifmeelbuisgericht competentie door groei door het stigma3, het begin van intracellulaire calciumoscillaties in de synergiden bij aankomst van de stuifmeelbuis 5,6,7,8,9, en de dynamiek van het vrijgeven en bevruchten van zaadcellen bij stuifmeelbuisuitbarsting10 . Niettemin, omdat deze techniek afhankelijk is van de excisie van eicellen, zijn de waarnemingen van bevruchting beperkt in aantal en is de ontvangst van stuifmeelbuizen vaak afwijkend, wat resulteert in het falen van stuifmeelbuisruptuur (Video 1 en Aanvullend Dossier 1). Daarom is er behoefte aan een efficiëntere aanpak die analyses met een hoge doorvoer van de ontvangst en bemesting van pollenbuizen mogelijk maakt.
Bij de ontwikkeling van dit protocol werden verschillende nieuwe benaderingen voor het analyseren van pollenbuisontvangst, variërend van de meest "in vitro" tot de meest "in vivo" -methoden, getest en werd een efficiënte techniek op basis van de excisie van het hele septum vastgesteld, die tot 40 observaties van bevruchting per dag mogelijk maakt. Hier worden de nuances en kritische punten van de techniek geschetst, waaronder bloemstadiëring, dissectie, mediumvoorbereiding en beeldvormingsinstellingen. Door dit protocol te volgen, moet onderzoek gericht op pollenbuisgeleiding, pollenbuisontvangst en dubbele bevruchting worden vergemakkelijkt. De hogere steekproefgroottes die de methode mogelijk maakt, zullen naar verwachting de wetenschappelijke deugdelijkheid van de conclusies uit live beeldvormingsexperimenten versterken. De mogelijke toepassingen van deze techniek omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het uitvoeren van observaties van de moleculaire en fysiologische veranderingen in cytosolische calciumconcentraties ([Ca2+]cyt), pH ofH 2 O2 tijdens gametofyteninteracties door het gebruik van genetisch gecodeerde biosensoren. Bovendien kunnen cytologische veranderingen, zoals degeneratie van de receptieve synergie, spermacelmigratie of karyogamie, gemakkelijker worden waargenomen met behulp van deze verbeterde methode. Ten slotte kan de timing van de verschillende stadia van bevruchting worden gevolgd onder widefieldmicroscopie, en vervolgens kunnen meer gedetailleerde analyses met behulp van confocale laserscanmicroscopie (CLSM) of tweefoton excitatiemicroscopie (2PEM) worden uitgevoerd voor een hogere resolutie en 3D-reconstructie.