Использование компьютерной томографии высокого разрешения для визуализации трехмерной структуры и функции сосудистой завод

Andrew J. McElrone; Brendan Choat; Dilworth Y. Parkinson; Alastair A. MacDowell; Craig R. Brodersen

doi:10.3791/50162

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Использование компьютерной томографии высокого разрешения для визуализации трехмерной структуры и функции сосудистой завод

20.8K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/50162

⸱

5 апреля 2013 г.

Andrew J. McElrone¹^,² , Brendan Choat³ , Dilworth Y. Parkinson⁴ , Alastair A. MacDowell⁴ , Craig R. Brodersen⁵

¹U.S. Department of Agriculture, ²Department of Viticulture and Enology, University of California - Davis, ³Hawkesbury Institute for the Environment, University of Western Sydney, ⁴Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Lab, ⁵Citrus Research & Education Center, University of Florida

В этой статье

Краткое содержание

Высокое разрешение рентгеновской компьютерной томографии (КТВР) является неразрушающим методом диагностики визуализации, которые могут быть использованы для изучения структуры и функции сосудистой завода в 3D. Мы показываем, как КТВР облегчает изучение ксилемы сети в широком диапазоне тканей растений и видов.

Аннотация

Высокое разрешение рентгеновской компьютерной томографии (КТВР) является неразрушающим методом диагностики визуализации с субмикронной разрешающей способности, которая сейчас используется для оценки структуры и функции растений сети ксилемы в трех измерениях (3D) (например, Brodersen и др. . 2010; 2011; 2012A, б). КТВР визуализации основана на тех же принципах, медицинских CT системы, но высокая интенсивность синхротронного источника рентгеновского излучения приводит к более высоким пространственным разрешением и снижение времени захвата изображений. Здесь мы покажем, в деталях, как синхротронное на основе КТВР (выполняется на Advanced Light Source-LBNL Беркли, Калифорния, США) в сочетании с Avizo программного обеспечения (VSG Inc, Берлингтон, штат Массачусетс, США) в настоящее время используется для изучения растений в ксилемы подакцизным ткани и живых растений. Этот новый инструмент визуализации позволяет пользователям выйти за рамки традиционного статические, 2D световой или электронной микроскопии и изучения образцов с использованием виртуальных последовательных секций в любой плоскости. Бесконечное количество кусочков в любой ориентации сбыть сделан на том же образце, особенность, которая является физически невозможным использование традиционных методов микроскопии.

Результаты показывают, что КТВР может быть применен как для травянистых и древесных видов растений, а также ряд органов растений (например, листья, черешки, стебли, стволы, корни). Цифры, представленные здесь поможет продемонстрировать, как ряд представителей анатомия сосудистых растений и типа подробно извлечены из КТВР данных, включая сканирование на побережье красного дерева (Sequoia sempervirens), грецкий орех (Juglans SPP.), Дуб (Quercus SPP.), Клен ( Acer SPP). саженцев деревьев на подсолнечник (Helianthus Annuus), виноград (Vitis SPP.), и папоротники (Pteridium aquilinum и Woodwardia Fimbriata). Вырезанные и сушат образцы древесных пород являются самыми легкими для сканирования и обычно дает лучшее изображение. Тем не менее, в последнее время улучшения (т.е. более быстрое сканирование и образцы стабилизации) сделали это ПОССible, чтобы использовать эту технику визуализации на зеленой ткани (например, черешков) и в живых растениях. В отдельных случаях некоторые усадки гидратированных зеленых тканях растений может привести к размытости изображения и методы, чтобы избежать этих проблем описаны. Эти последние достижения с КТВР обеспечить перспективное-новому взглянуть на заводе функцию сосудов.

Введение

Вода переносится из корней растения с листьями в сосудистой ткани, которая называется ксилемы - сеть взаимосвязанных трубопроводов, волокон и жизни, метаболически активных клеток. Транспортная функция завода ксилемы должна поддерживаться на поставку питательных веществ и воды на листья для фотосинтеза, роста, и в конечном счете выживание. Водный транспорт в ксилемы каналов может быть нарушен, когда ксилемы сеть будет скомпрометирована патогенными организмами. В ответ на такие растения инфекции часто производят гели, десен и tyloses в качестве средства для изоляции возбудителя распространения (например, McElrone и др., 2008; 2010). Засуха стресс также может о....