Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

АСМ на основе карт из упругих свойств клеточных стенок: на ткани, клеточном, и субклеточных резолюций

Published: July 24, 2014 doi: 10.3791/51317

Abstract

Мы описываем недавно разработанный метод для измерения механических свойств поверхностей растительных тканей с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) микро / нано-углублений, для JPK АСМ. В частности, в этом протоколе мы измеряем модуль кажущейся Юнга клеточных стенок в субклеточных резолюций по регионам до 100 мкм х 100 мкм в цветочных меристем, гипокотиля и корней. Это требует тщательной подготовки образца, правильный выбор микро-инденторами и глубины отступа. Для учета клеточной стенки свойств только, измерения проводятся в высококонцентрированных растворов маннита для того, чтобы плазмолиз клетки и таким образом снять вклад давления клеток тургор.

В отличие от других существующих методов, с помощью различных инденторами и глубины отступа, этот метод позволяет проводить измерения одновременное многомасштабных,

Тем не менее, остаются некоторые ограничения: метод может быть использован только на довольно небольших образцов (около 100 мкм в диаметре), и только на внешних тканей; метод чувствителен к ткани топографии; он измеряет лишь некоторые аспекты сложных механических свойств ткани в. Техника в настоящее время быстро развивается, и вполне вероятно, что большинство из этих ограничений будут решены в ближайшее время.

Introduction

Рост растений достигается за счет согласованного расширения жестких клеточных стенок, которые окружают каждую ячейку организма. Количество фактов говорит о том, что в результате изменения химии клеточной стенки, что растения локально контролировать это расширение. Расширение, как полагают, в основном за счет деформации на клеточных стенках, вызванные высоким давлением тургор клетки; этот штамм ответ на давление тургора регулируется механических свойств клеточных стенок 1. Мало что известно о этих механических свойств и как они изменяются в процессе разработки. Кроме того мало известно о том, как эти механические свойства контролируются и способствовать ли обратные изменить химию клеточной стенки таким образом, что, по-видимому скоординированных через ткань. Если мы хотим понять связь между химическим и механическим изменениям в клеточных стенок растений в процессе разработки, и, в конечном счете, как эти микроскопические взаимодействия регулируют завод'Ы макроскопического рост, метод, который может контролировать механические свойства клеточных стенок в развивающихся органы на клеточном или ткани масштабе требуется.

Метод атомно-силовой микроскопии (АСМ), описанный здесь, в основе которого лежит микрометра или нанометровых сжатий ткани или углублений, была разработана именно для измерения механических свойств клеточных стенок в развивающихся органы одновременно в субклеточных резолюций и через целых регионов ткани. Другие методы имеют либо разрешение, что слишком низкая или слишком высокая: экстензометр только в состоянии измерить средние механические свойства целого ткани в миллиметровом масштабе 2-4, в масштабе, который является, например слишком большой для измерения ранние события в органогенез; microindenter может проводить измерения на субклеточном разрешением в нанометровом масштабе, но она ограничена измерения изолированных клеток и не группы клеток или органов 5-7. С АСМ, требуютг ткани, клеточном, и субклеточных резолюции может быть достигнуто 8-10. Недавно несколько протоколов были разработаны специально для измерения механику растений ткани, которые также могут быть использованы 11, 12.

Мы представим здесь, как оценить эластичность ткани через измерения модуля кажущейся Юнга 13.

Модуль упругости обычно используется для описания жесткость материала. В малой деформации усилие, необходимое для деформации материала пропорциональна площади отступа. Юнга это коэффициент. В случае непрерывного однородного материала такой же коэффициент будет измеряться независимо от типа отпечатка (размер и форма), но будет изменяться со скоростью измерения. В случае сложной структуры ткани растений, мы наблюдали до сих пор, что сила пропорциональна деформации, позволяющей определитькоэффициент пропорциональности, что мы называем "Видимая Юнга". В отличие от непрерывных средств массовой информации на заводах, это очевидно модуль Юнга чувствителен к размеру отступа. Это не соответствует молодого модулей чистого клеточной стенки. Это лучше всего описывает упругость лесов клеточной стенки ткани.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовьте предметные стекла для монтажа Пример

  1. Подготовка вложения агарозном СМИ: 0,7% низкий агарозы плавления в 10% маннита (в воде).
  2. Использование сильный металлический инструмент (например, буровой наконечник лайма), гравировать на см площадь 0,5 х 0,5 в центре микроскопии стекло. Или наоборот, склеить небольшой кусочек стекла ламели (около 20 х 200 мкм) на стекло с помощью Araldite клей. Примечание: Этот придает шероховатость поверхности, чтобы облегчить адгезию агарозы для того, чтобы агарозы палочки медиа или исправлять слайда. На этом слайде можно использовать повторно.
  3. Поместите капельку объемом приблизительно 20 мкл вложения в агарозном носитель на протравленной области предметное стекло. Это дает тонкий слой агарозы.
  4. Храните предметное стекло в влажной камере и ждать агарозные СМИ затвердеть.

2. Пройдя и монтаж меристема Образцы

  1. Microdissect меристемы для конфокальной томографовнг: вынуть цветочных бутонов по одному из ствола, потянув их вниз с ультра тонких пинцетом. Важно, чтобы удалить все цветочных бутонов до бутонов, которые не проявляют чашелистики (т.е. P1 зачатков 14).
  2. Использование лезвия бритвы или кончик пинцетом, сократить меристему от стебля. Срез должен быть параллелен области поверхности меристемы, которая должна быть измерена с АСМ. Полученный вершина должна быть между 300 мкм и 600 мкм высокой, чтобы соответствовать под иглой АСМ.
  3. Нажмите вершины в пленку геле СМИ, подготовленных на этапе 1.1.4. Выберите позицию на стекле / агарозы и осторожно нажмите таким образом, что меристема как непосредственно в контакте с стекло и выступает из агарозы. Очень важно, чтобы расположить меристему в агарозы в течение нескольких секунд, которые следуют его разрез от стебля. Примечание: Это делается для того, чтобы предотвратить меристемы от сушки. На данном этапе, меристема будет стоять в КРАУМК потому что агарозы перелом от применения давления.
  4. Подготовить несколько меристемы этот способ для пакетной обработки изображений, при условии, что они имеют одинаковую высоту и расположены менее 500 мкм друг от друга на слайде. Держите приготовленные меристем в влажной камере в то время рассечения дополнительные образцы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это ограничивает вариацию, идущий от калибровки. В идеале 2 образцы каждого условия могут быть подготовлены и измеряется в случайном порядке. До сих пор нет наблюдаемый эффект пакетном изображений на измерении (стресс, вызванный ответа). Это может быть благодаря разбавления стресса сигнальных молекул в агаре и / или монтажной раствора. Альтернативно реакция на стресс является той же, независимо от количества образца, полученного.
  5. Прежде чем перейти к следующему шагу, убедитесь, что граница между меристемы и цветочных бутонов сухая. Если нет, то аккуратно удалите излишки воды, используя фильтровальную бумагу. Это должно предотвратить на следующем этапе, что расплавленныйагарозном заливает образец из-за капиллярности сил.
  6. С 20 мкл пипетки, добавить достаточно растаял монтажа агарозы заполнить трещины, созданной на шаге 1.2.3. и окружить каждый меристему. Агарозу должны выйти на уровень шрам от удаленной бутон цветка (зачаток). Чтобы достичь этого, это может быть необходимо добавить агарозы на каждом конце трещины.
  7. Когда агарозном добавляется, он будет быстро залить в трещину; с помощью пипетки, отсасывать часть расплавленный монтажа агарозы для того, чтобы меристема является самой высокой точкой на слайде. Это фиксирует меристемы так, что она не может двигаться во время съемки.

3. Монтажные Главные или гипокотиля Образцы

  1. Для корней и гипокотиля, не рассечение не требуется. В тонкой пленке агарозы на подготовленном стекло, делают канавку либо непосредственно выше травления в стекле или вдоль стеклянной пластинки. Расположите корень или гипокотиль в эту канавку гарантируя, что он находится в контакте сстекло по всей ее длине.
  2. Прежде чем перейти к следующему шагу, убедитесь, что образец сухой на ее поверхности. Если нет, то аккуратно удалите избыток воды с использованием фильтровальной бумаги.
  3. Добавить растаял монтажа агарозном вокруг образца, как в пункте 1.2.6.

4. АСМ Подготовка и чувствительности Калибровка (для JPK NanoWizard АСМ)

  1. Установите кантилевера на АСМ. Консольные должен быть установлен с круглой формой индентора. Радиус определит х, у, разрешение г и глубину вдавливания, при котором точное измерение может быть в архиве.
    1. Для того, чтобы мезо-наноразмерных измерения на поверхности эпидермиса, используйте радиус 50 нм круглый индентора; принять мезомасштабные измерений, используйте радиус мкм круглый индентора 0,5; принять микромасштабной измерения (через 2-3 клеток), используйте радиус 2,5 мкм круглый индентора.
  2. Позиционировать лазер на кончике кантилевера. Совместите лазер к серединеиз похитителя с помощью зеркала.
  3. Установите чистый стакан под АСМ.
    ПРИМЕЧАНИЕ: следующие установлен для преобразования сигнала в положение лазерного на рецептор АСМ в деформации кантилевера и, по оценке жесткости пружины кантилевера, чтобы перевести его в силу.
  4. Подход с целевой силы "уставки" 1 В.
  5. Выберите "силовой спектроскопии". У углубление, установив максимальный "относительно уставки" до 2 V, "расширить скорость" до 40 мкм / сек, а "длина г" до 5 мкм.
  6. В меню "калибровка менеджер", выберите линейную часть форвардной кривой, чтобы соответствовать чувствительности, используя кнопку "выберите пункт по размеру диапазон". «Относительная уставки" должны быть преобразованы из "вольт" на "метр".
  7. В меню "менеджер калибровка" выберите "жесткости пружины", чтобы оценить Эльasticity кантилевера с использованием тепловые флуктуации. Нажмите кнопку "Выполнить", чтобы получить спектральную плотность участок кантилевера. Найдите резонансный пик с минимальной частоты. Установите его с помощью кнопки "выберите пункт по размеру диапазон".
    ПРИМЕЧАНИЕ 1: Для более подробной информации о настройке тепловых флуктуаций, читать Кук и др. 15.
    Примечание 2: Предпочтительно использовать прямой метод, чтобы оценить упругость кантилевера с использованием опорного кантилевера (или материала с известной жесткостью). Тот, используется здесь был любезно пожертвован Атеф Asnacios 16.
  8. Добавить 200 мкл 10% раствора маннита в соответствии с кантилевера. Realign лазер на середине похититель с помощью зеркала.
  9. Перекалибруйте чувствительность: из меню "калибровка менеджер", нажать на кнопку «неизвестного»; повторите шаги 2,3 до 2,5.

. 5 Сбор данных: кажущихся Модуль Юнга картографии

Разместите запрессованных образцов под АСМ и добавить 500 мкл каплю 10% раствора маннитола на образец. Раствор маннита plasmolyzes клетки в течение нескольких минут.
  • Подход с целевой силы ("поставлена ​​точка") от 20 нн ("установить точки" не должно быть более 3 В)
  • Отступ с "относительно уставки" 200 нн, "расширить скорость" 40 мкм / сек, а "длина г" 5 мкм.
  • Отрегулируйте "относительно уставки" для того, чтобы получить отступ 100 нм для 200 нм, установленного кантилевера или 0,5 мкм для смонтированном кантилевера 1 мкм / 5 мкм.
  • В режиме "отображения сила", выберите регион для сканирования: для меристем, 70 мкм х 70 мкм с разрешением ("пикселов") из 64 х 64; для гипокотиля и корней, 100 мкм х 100 мкм с разрешением 64 х 64.
  • Пресс сканировать запустить эксперименты. Сохраните выход.

    . 6 Анализ данных: Модуль упругости Расчеты кажущихся Юнга

    1. Откройте файл данных в программное обеспечение для анализа данных.
    2. Выберите "пакетную обработку", чтобы применить тот же анализ для всех кривых одной карте.
    3. Выберите "корректировки высоты для изгиба кантилевера" так, чтобы извлечь глубину вдавливания.
    4. Выберите "модуль подходят функцию Юнга", что возьмет на себя сила пропорциональна площади отпечатка. Установите "Tip Shape", чтобы параболических предположить, что форма отступ является параболической.
    5. Укажите радиус чаевых.
    6. Выберите преимущественно в "втягивания" кривую для анализа, потому что это менее чувствительны к топографии, чем кривая "продлить". Однако, если существует значительное прилипание зонда во время "ретракта" использовать "продлить" кривую, которая является нечувствительным к прилипание.
    7. Наборкоэффициент Пуассона 0.5. Нажмите на анализ и сохранить результат.
  • Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    На рисунке 1 мы приводим типичные значения модуля Юнга карты цветочными меристем (рис. 1a и 1b), молодые и старые гипокотили (рис. 1С-F), и корневой меристемы (рис. 1G и 1Н). Во всех экспериментах индентора полусферической, но его радиус отличается тем, чтобы различные пространственные разрешения может быть достигнуто рисунках 1C и 1D показаны типичные результаты для мезо-наноразмерных инденторами (радиус 50 нм) с мезо-наноразмерных углубления (50 Глубина нм).; . что cartographs выявить микромасштабной неоднородностей в стенах поверхностных клеточных гипокотиль клеток эпидермиса рисунках 1А, 1E и 1G показать типичные результаты для мезомасштабных инденторами (радиус 500 нм) с мезомасштабными углубления (500 глубины нм) для цветочным меристемы, гипокотиля и корня; отметить, что поскольку радиус индентора превышает диаметр клеточной стенки этот мезо-отступа оценивает"ощущение" модуля Юнга антиклинальных клеточных стенок (см. Посель др.. 9,17 и Braybrook др.. 10 для получения подробной информации). Наконец, Рисунок 1B показывает картография для микромасштабных инденторами (радиус 2,5 мкм) с мезомасштабными углубления (500 глубины нм); интересно, изображения с таким разрешением показали тканей смягчение во органа инициации, который предшествовал любой видимый рост 9.

    Теперь мы выделить и предложить частичные решения четырех технических трудностей, которые обычно возникают при использовании АСМ для измерения свойств развивающихся органах растений. Во-первых, Образцы могут быть неправильно вложено в агарозы: регионы, которые покрыты агарозы не может быть должным образом измеряется (см. края фиг.1Е стрелкой). Чтобы решить эту проблему, попробуйте повторить шаг 1.2.6. Во-вторых, образцы, которые неправильно прикрепленные к стеклу может перемещаться в ходе эксперимента; то аномальным полосы появляются в образах должныйв декорреляции между левым и правым продвижении сканирования (рис. 1F). Чтобы решить эту проблему, попробуйте тщательно повторяя пробоподготовки. В-третьих, Z-диапазон высоты образца должна быть ниже определенного порога. Там нет ограничений на средней высоте образца в вертикальном направлении оси г, но диапазон по высоте в г-направлении (расстояние между самыми высокими и самыми низкими точками) должно быть меньше 15 мкм, в противном случае сканирование будет прекращено (см. Рисунок 1B; настройки в NanoWizard АСМ). Это потому, что в ходе проверки, АСМ автоматически регулирует высоту кантилевера в соответствии высоту образца, но за одно сканирование высота кантилевера может варьироваться в зависимости от лишь 15 мкм. Чтобы решить эту проблему, используйте модуль cellHesion JPK, что увеличивает Z-диапазон до 100 мкм, как показано на рисунке 1E-G. В-четвертых, метод чувствителен к поверхности топологий: чем больше поверхность образца является Orienteд параллельно направлению отступа, менее надежны измерения. В корневой образцу, представленному на рис 1G-Н, клеточные стенки параллельно длинной оси корня не видны на верхней и нижней кромок сканирования: здесь поверхность корня далеко не перпендикулярно отступа. В меристемы, подобным образом, клеточные стенки на краях цветущих бутонов не были должным образом измерено (фиг. 1А). Для мезо-наноразмерных углублений (рис. 1в), снова в этом топографическая эффект наблюдается: края клеток передаются неправильно измеряется как мягкая именно там, где кривая клетки от плоскости кантилевера. Анализ данных инструмент, который способен с учетом этих топографических эффектов может решить этот артефакт в будущем, но такой инструмент пока не доступна.

    Рисунок 1
    арабидопсис. (А, В) Цветочные меристемы, (CF) темно выросли гипокотиля, (G, H) корневой меристемы. (А, Е, F, G, H ) Визуализация с помощью кантилевера с радиусом 0,5 мкм сферического наконечника, который измеряет Молодой модули антиклинальных клеточных стенок в мезомасштабе. (В) Цветочные меристема измеряется с помощью кантилевера с радиусом 2.5 мкм сферического наконечника, показывает снижение тканевой 'очевидно' Молодые модулей в позициях будущих органов, см. стрелку. (С, D) Субклеточная разрешение клеточной поверхности стены Молодая модулей в темных выращенных гипокотиля измеренных с помощью консоли с радиусом 50 нм сферического наконечника. (В) аборт сканирования за счет Диапазон по высоте образца, превышающей максимальную Z-спектр АСМ. (F) размытым сканирования, в результате движения образца во времяэксперимент из-за неправильного фиксации. (E) сканирования, когда тонкая пленка агарозы сверху образца (стрелка). Шкала бар (AC, EH) 10 мкм, (D) 1 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    В растениях, изменение механических свойств играют важную роль в направляя рост и морфогенез. На сегодняшний день наблюдается большой прогресс в разгадке генетические и химические сетей, которые контролируют рост растений, но наши знания о том, как эти сети способствуют и зависят от изменений в механических свойств находится в зачаточном состоянии. Этот метод должен позволить нам восполнить этот пробел, и поэтому она должна быть сильной интерес для ученых, изучающих любой аспект роста растений или формообразования. Теперь мы суммировать проблемы и ограничения метода, и будущие перспективы.

    Наиболее сложной шаг в протоколе является пробоподготовка. Образец должен быть прочно прикреплен к стеклу с агарозой, но это агароза не должна охватывать любые области образца, которые должны быть измерены. Кроме того, препарат должен быть завершен достаточно быстро (в течение минут) таким образом, чтобы предотвратить высыхание и деликатно, чтобы предотвратить повреждение ткани: ранениий засуха, по прогнозам, приведет к необратимым изменениям в механических свойств клеточной стенки 18. Другой сложной шаг заключается в выборе правильных АСМ настройки микро-отступов: в зависимости от научной вопрос, ткани, сотовой или субклеточная разрешение может быть достигнуто с различными инденторами и глубины отступа. Для получения дополнительной информации см. 9,10.

    Этот метод имеет ряд ограничений. Во-первых, метод ограничивается измерения механических характеристик на поверхностях органов; попытка разработать протокол для измерения внутренние районы резекции органов ведется в нашей лаборатории. Во-вторых, дифференцированные ткани с сильно переменной топографии очень трудно измерить; например, трихомы блокировать доступ АСМ делу эпидермисе листьев и стеблей, а так же, корневые волоски блокировать доступ АСМ делу корневых эпидермиса. В-третьих, метод лучше всего применять для образцов длиной 100 мкм или лесс; он может быть использован на больших образцах до 1 мм, но это требует затрат времени последовательные картографические измерения (как показано на рисунке 1D и 1E). Наконец, АСМ меры только часть механической сложности клеточной стенки: оно ограничено сжимающих экспериментов отступа, а клеточные стенки сложные гели, которые могут показывать различные механические свойства в зависимости от типа деформации (например натяжения от сжатия). Сначала этот метод ограничивается сжатия, кажется, не-или дистанционно способны сообщить о росте, который является тургор происходит клеточная стенка процесс растяжения. Тем не менее, к нашему собственному измерения большегрузного на меристемы 9, 19 или на гипокотиля (неопубликованные данные) указывает на удивительную корреляцию между эластичностью, измеренной через очевидной молодой модуля и роста. Мы надеемся, что в будущем, развитие этой техники поможет понять эту загадку.

    Метод, представленный здесь только измеряется некоторые аспекты упругих механических свойств тканях растений, как описано выше. Но живые ткани также ведут себя вязко и объединенный вязко-и упругое поведение по прогнозам, будет важно для роста и развития 16,20. До сих пор незамеченными, мы наблюдали реакции клеточных стенок АФМ микро-углубления, которые были зависят от времени в течение десятков секунд - этот ответ был охарактеризован как вязкоупругой. В нашей предыдущей работе мы представили один метод АСМ для оценки этого вязкоупругую ответ 9. Еще один важный рост-посредником свойство ткани является локальное давление тургор клеток. Для измерения давления тургор, мы сталкиваемся с аналогичными проблемами: техника, которая измеряет в мезомасштабного резолюции через тканях еще не существует. В микростолбы давления, используемые в растениях не было, вплоть до недавнего времени, ограничена радиусом наконечника стекло, что размер клеток меристемы (5 мкм) 12, 21. Другойочень перспективным направлением исследований является разработка этого метода АСМ для использования на не-plasmolyzed ткани; мы надеемся, таким образом, чтобы выявить связь между одной давления клеток тургор и роста тканей. Этот метод будет в основном применяться к уже сложившейся измерения тургора АСМ через метки с помощью других устройств и использоваться на отдельных клеток 22 - 24.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Авторы не имеют ничего раскрывать.

    Acknowledgments

    Мы даем особую благодарность Ив Couder за многочисленные полезные обсуждения. Мы благодарим Atef Asnacios для калибровки консолей и обсуждения. Мы благодарим Лиза Уиллис, Эллиот Meyerowitz, и Оливера Hamant за критическое прочтение. Эта работа была частично финансируется программы Human Frontier Science гранта RGP0062/2005-C; Agence Nationale-де-ла Recherche проекты'' Growpec,'' и'' Mechastem''.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    AFM JPK NanoWizard All the 3-generation are able to do the work with the same preferment.
    AFM stage JPK CellHesion Required for sample with low topography (less than 11 µm between the lowest and the highest point in the area of force scanning).
    AFM optics JPK Top View Optics Very important in order to position the sample. Could be replaced by long range binoculars or a microscope.
    Stereo microscope Leica M125 Any type of stereo microscope could do.
    150 nm mounted cantilever Nanosensors Rue Jaquet-Droz 1Case Postale 216 CH-2002 Neuchatel, Switzerland R150-NCL-10 To measure only the cell wall at the surface of the epidermis use.
    1 µm mounted cantilever Nanosensors Rue Jaquet-Droz 1Case Postale 216 CH-2002 Neuchatel, Switzerland SD-Sphere-NCH-S-10 To measure the mechanics of the cell wall orthogonal to the surface of the epidermis.
    Tipless cantilever Nanosensors Rue Jaquet-Droz 1Case Postale 216 CH-2002 Neuchatel, Switzerland TL-NCH-20 To measure the local mechanics of the tissue (2-3 cell wide) use a 5 µm mounted cantilever. We attached a 5 µm borosilicate bead to a tipless cantilever.
    5 µm silicon microspheres Corpuscular C-SIO-5
    Araldite Bartik S.A. 77170 Coubet, France Araldite for fixing the bead to the tipless cantilever.
    Low melting agarose Fisher Scientific Fair Lawn, New Jersey 07410 BP160-100 34-45 °C gelation temperature
    D-Mannitol Sigma-Aldrich, 3050 Spruce Street, St. Louis, MO 63103 USA M4125-500G
    2 Stainless Steel No. 5 Tweezers Ideal-Tek 6828 Balerna, Switzerland  951199

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Cosgrove, D. J. Measuring in vitro extensibility of growing plant cell walls. Methods in molecular biology. 715, 291-303 (2011).
    2. Durachko, D. M., Cosgrove, D. J. Measuring plant cell wall extension (creep) induced by acidic pH and by alpha-expansin. Journal of visualized experiments : JoVE. , 1263 (2009).
    3. Durachko, D. anielM., C, D. J. Measuring Plant Cell Wall Extension (Creep) Induced by Acidic pH and by Alpha-Expansin. J. Vis. Exp.. , 25 (2009).
    4. Suslov, D., Verbelen, J. P., Vissenberg, K. Onion epidermis as a new model to study the control of growth anisotropy in higher plants. Journal of experimental botany. 60, 4175-4187 (2009).
    5. Parre, E., Geitmann, A. Pectin and the role of the physical properties of the cell wall in pollen tube growth of Solanum chacoense. Planta. 220, 582-592 (2005).
    6. Zerzour, R., Kroeger, J., Geitmann, A. Polar growth in pollen tubes is associated with spatially confined dynamic changes in cell mechanical properties. Developmental biology. 334, 437-446 (2009).
    7. Radotic, K., et al. Atomic force microscopy stiffness tomography on living Arabidopsis thaliana cells reveals the mechanical properties of surface and deep cell-wall layers during growth. Biophysical journal. 103, 386-394 (2012).
    8. Milani, P., et al. In vivo analysis of local wall stiffness at the shoot apical meristem in Arabidopsis using atomic force microscopy. The Plant journal : for cell and molecular biology. 67, 1116-1123 (2011).
    9. Peaucelle, A., et al. Pectin-induced changes in cell wall mechanics underlie organ initiation in Arabidopsis. Current biology : CB. 21, 1720-1726 (2011).
    10. Braybrook, S. A., Hofte, H., Peaucelle, A. Probing the mechanical contributions of the pectin matrix: Insights for cell growth. Plant signaling & behavior. 7, 1037-1041 (2012).
    11. Routier-Kierzkowska, A. L., et al. Cellular force microscopy for in vivo measurements of plant tissue mechanics. Plant physiology. 158, 1514-1522 (2012).
    12. Agudelo, C. G., et al. TipChip: a modular, MEMS-based platform for experimentation and phenotyping of tip-growing cells. The Plant journal : for cell and molecular biology. 73, 1057-1068 (2013).
    13. Miedes, E., et al. Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase (XTH) overexpression affects growth and cell wall mechanics in etiolated Arabidopsis hypocotyls. Journal of experimental botany. 64, 2481-2497 (2013).
    14. Byrne, M. E., et al. Asymmetric leaves1 mediates leaf patterning and stem cell function in Arabidopsis. Nature. 408, 967-971 (2000).
    15. Cook, S. M., et al. Practical implementation of dynamic methods for measuring atomic force microscope cantilever spring constants. Nanotechnology. 17, 20135-22145 (2006).
    16. Desprat, N., Richert, A., Simeon, J., Asnacios, A. Creep function of a single living cell. Biophysical journal. 88, 2224-2233 (2005).
    17. Peaucelle, A., Braybrook, S., Hofte, H. Cell wall mechanics and growth control in plants: the role of pectins revisited. Frontiers in plant science. 3, 121 (2012).
    18. Mittler, R., et al. ROS signaling: the new wave. Trends in plant science. 16, 300-309 (2011).
    19. Braybrook, S. A., Peaucelle, A. Mechano-chemical aspects of organ formation in Arabidopsis thaliana: the relationship between auxin and pectin. PLoS. 8, e57813 (2013).
    20. Asnacios, A., Hamant, O. The mechanics behind cell polarity. Trends in cell biology. 22, 584-591 (2012).
    21. Meister, A., et al. FluidFM: combining atomic force microscopy and nanofluidics in a universal liquid delivery system for single cell applications and beyond. Nano letters. 9, 2501-2507 (2009).
    22. Lintilhac, P. M., Wei, C., Tanguay, J. J., Outwater, J. O. Ball tonometry: a rapid, nondestructive method for measuring cell turgor pressure in thin-walled plant cells. Journal of plant growth regulation. 19, 90-97 (2000).
    23. Kroeger, J. H., Zerzour, R., Geitmann, A. Regulator or driving force? The role of turgor pressure in oscillatory plant cell growth. PloS one. 6, e18549 (2011).
    24. Forouzesh, E., Goel, A., Mackenzie, S. A., Turner, J. A. In vivo extraction of Arabidopsis cell turgor pressure using nanoindentation in conjunction with finite element modeling. The Plant journal : for cell and molecular biology. 73, 509-520 (2013).

    Tags

    Биологии растений выпуск 89 рост тканей клеточных стенок механический завод Эластичность модуль Юнга Рут апикальной меристемы гипокотиль формирование органа Биомеханика Морфогенез
    АСМ на основе карт из упругих свойств клеточных стенок: на ткани, клеточном, и субклеточных резолюций
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Peaucelle, A. AFM-based Mapping ofMore

    Peaucelle, A. AFM-based Mapping of the Elastic Properties of Cell Walls: at Tissue, Cellular, and Subcellular Resolutions. J. Vis. Exp. (89), e51317, doi:10.3791/51317 (2014).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter