La distribution d'eau de Xylem dans les usines ligneuses visualisée avec un microscope électronique cryo-scanné

Résumé

L'observation de la distribution d'eau dans le xylisme fournit des informations significatives sur la dynamique du débit d'eau dans les plantes ligneuses. Dans cette étude, nous démontrons l'approche pratique pour observer la distribution d'eau de xylée in situ en utilisant un cryostat et cryo-SEM, qui élimine les changements artifactual dans l'état de l'eau pendant la préparation de l'échantillon.

Résumé

Un microscope électronique à balayage installé cryo-unité (cryo-SEM) permet l'observation des spécimens à des températures inférieures à zéro et a été utilisé pour explorer la distribution d'eau dans les tissus végétaux en combinaison avec des techniques de fixation du gel à l'aide d'azote liquide (LN ₂). Pour les espèces ligneuses, cependant, les préparations pour l'observation de la surface transversale du xylisme impliquent certaines difficultés en raison de l'orientation des fibres de bois. En outre, une tension plus élevée dans la colonne d'eau dans les conduits de xylée peut parfois provoquer des changements artificiels dans la distribution de l'eau, en particulier lors de la fixation et la collecte de l'échantillon. Dans cette étude, nous démontrons une procédure efficace pour observer la distribution d'eau dans le xylisme des plantes ligneuses in situ en utilisant un cryostat et cryo-SEM. Dans un premier temps, lors de la collecte de l'échantillon, la mesure du potentiel d'eau xylée devrait déterminer si une tension élevée est présente dans les conduits de xylisme. Lorsque le potentiel d'eau du xylée est faible (lt; vers 0,5 MPa), une procédure de relaxation de tension est nécessaire pour faciliter une meilleure préservation de l'état de l'eau dans les conduits de xylée pendant la fixation du gel de l'échantillon. Ensuite, un collier étanche est fixé autour de la tige de l'arbre et rempli de LN₂ pour la fixation de gel de l'état de l'eau du xylème. Après la récolte, il faut veiller à ce que l'échantillon soit conservé congelé tout en complétant les procédures de préparation à l'observation de l'échantillon. Un cryostat est utilisé pour exposer clairement la surface transversale du xylisme. Dans les observations cryo-SEM, l'ajustement du temps pour le gel-gravure est nécessaire pour enlever la poussière de gel et d'accentuer le bord des parois cellulaires sur la surface d'observation. Nos résultats démontrent l'applicabilité des techniques cryo-SEM pour l'observation de la distribution d'eau dans le xylisme aux niveaux cellulaire et subcellulaire. La combinaison de cryo-SEM avec des techniques d'observation in situ non destructive améliorera profondément l'exploration de la dynamique du débit d'eau des plantes ligneuses.

Introduction

La disponibilité des ressources en eau (c.-à-d. précipitations, teneur en eau du sol) détermine strictement la mortalité et la répartition géographique des espèces végétales, puisqu'elles doivent absorber l'eau du sol et la transporter vers les feuilles pour la production photosynthétique. Les usines doivent maintenir leur système de transport d'eau sous des approvisionnements fluctuants en eau. En particulier, les plantes ligneuses génèrent de fortes tensions dans leurs conduits le long des cours d'eau de transpiration car, dans certains cas, elles doivent tenir leur couronne à plus de 100 m au-dessus du sol. Pour maintenir des colonnes d'eau sous une pression négati....

Protocole

REMARQUE : Un tableau schématique de ce protocole est affiché à la figure 1.

1. Échantillonnage : Relaxation de tension dans la colonne d'eau des conduits de Xylem

REMARQUE : Le traitement suivant de relaxation de tension est recommandé avant l'application de LN₂ pour éviter les artefacts de congélation et de tension-induits dans la distribution d'eau de xylème.

1. Enfermer une branche et des feuilles pour l'échantillonnage avec un sac en plastique noir pour équilibrer le potentiel d'eau entre le xylisme et les feuilles plus de deux heures avant l'échantillonnage.

Résultats

Des images représentatives des surfaces transversales du xylée d'arbre conifère et à feuilles larges, observées par cryo-SEM, sont montrées à la figure 2. Au faible grossissement, la zone noire des images indique les cavités d'où disparaît entièrement ou partiellement l'eau, et la zone grise indique les parois des cellules xylées, le cytoplasme et l'eau (Figure 2A). Au grossissement élevé, il est évident que l'ea.......

Discussion

Les méthodes d'observation cryo-SEM introduites dans ce document sont pratiques pour visualiser clairement la distribution de l'eau à l'échelle cellulaire. Grâce à cette méthode, l'exploration des changements dans la distribution de l'eau dans le xylisme peut potentiellement aider à clarifier le mécanisme de tolérance des espèces d'arbres au stress abiotique (pénurie d'eau ou de congélation) ou au stress biotique (maladie des arbres).

L'étape la plus cruciale de cette méthode est de préserver .......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
matériau de revêtement	JOEL Ltd., Japon	Fil d’or, 0.50 × ; 1000 mm, 99.99 %, Réf. 125000499 pièces n°
microscope électronique cryo à balayage	JOEL Ltd., Japon	JSM-6510 installé avec cryostat MP-Z09085T / MP-51020ALS Lame de
	Thermo Scientific	CryoStar NX70
Lame de microtome	Thermo Scientific	HP35 ULTRA, support d’enrobage de congélation de tissus 3153735
Thermo	Scientific	Shandon Résine d’enrobage cryomatrix,

microtome jetable 6769006