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Un método para preservar las raíces y rizosferas de los humedales para imágenes elementales

Published: February 15, 2021 doi: 10.3791/62227
Automatic Translation
1, 1, 2
1Department of Plant and Soil Sciences, University of Delaware, 2National Synchrotron Radiation Lightsource-II, Brookhaven National Laboratory

Summary

Describimos un protocolo para muestrear, preservar y seccionar raíces intactas y el suelo de la rizosfera circundante de ambientes de humedales utilizando arroz(Oryza sativa L.) como especie modelo. Una vez conservada, la muestra se puede analizar utilizando técnicas de imagen elemental, como la imagen de especiación química de fluorescencia de rayos X sincrotrón (XRF).

Abstract

Las raíces interactúan ampliamente con su entorno de suelo, pero visualizar tales interacciones entre las raíces y la rizosfera circundante es un desafío. La química de la rizosfera de las plantas de humedales es particularmente difícil de capturar debido a los gradientes de oxígeno pronunciados desde las raíces hasta el suelo a granel. Aquí se describe un protocolo que preserva eficazmente la estructura radicular y la química de la rizosfera de las plantas de los humedales a través de la congelación y la liofilización. La congelación por golpe, donde la muestra se congela entre bloques de cobre preenfriados con nitrógeno líquido, minimiza el daño a la raíz y la distorsión de la muestra que puede ocurrir con la congelación instantánea al tiempo que minimiza los cambios de especiación química. Si bien la distorsión de la muestra sigue siendo posible, la capacidad de obtener múltiples muestras rápidamente y con un costo mínimo aumenta el potencial para obtener muestras satisfactorias y optimiza el tiempo de obtención de imágenes. Los datos muestran que este método tiene éxito en la preservación de especies reducidas de arsénico en raíces de arroz y rizosferas asociadas con placas de hierro. Este método se puede adoptar para estudios de relaciones planta-suelo en una amplia variedad de ambientes de humedales que abarcan rangos de concentración desde el ciclo de oligoelementos hasta aplicaciones de fitorremediación.

Introduction

Las raíces y sus rizosferas son dinámicas, heterogéneas y de importancia crítica para comprender cómo las plantas obtienen nutrientes minerales y contaminantes1,2,3. Las raíces son la vía principal por la cual los nutrientes (por ejemplo, fósforo) y los contaminantes (por ejemplo, arsénico) se mueven del suelo a las plantas y, por lo tanto, comprender este proceso tiene implicaciones para la cantidad y calidad de los alimentos, el funcionamiento del ecosistema y la fitorremediación. Sin embargo, las raíces son dinámicas en el espacio y el tiempo creciendo en respuesta a las necesidades de adquisición de nutrientes y a menudo varían en función, diámetro y estructura (por ejemplo, raíces laterales, raíces adventicias, pelos de raíz)2. La heterogeneidad de los sistemas radiculares se puede estudiar en escalas espaciales desde el nivel celular hasta el ecosistema y en escalas temporales desde el horario hasta el decenal. Por lo tanto, la naturaleza dinámica y heterogénea de las raíces y su suelo circundante, o rizosfera, plantea desafíos para capturar la química de la rizosfera a lo largo del tiempo. A pesar de este desafío, es imperativo estudiar las raíces en su entorno de suelo para caracterizar esta relación crítica planta-suelo.

La química de la rizosfera de las plantas de humedales es particularmente difícil de investigar debido a los gradientes de oxígeno empinados que existen desde el suelo a granel hasta las raíces, que cambian en el espacio y el tiempo. Debido a que las raíces necesitan oxígeno para respirar, las plantas de los humedales se han adaptado a las condiciones de bajo oxígeno de los suelos de los humedales mediante la creación de aerénquima4,5. Los aerénquimas son tejidos corticales ahuecados que se extienden desde los brotes hasta las raíces, permitiendo la difusión del aire a través de la planta hacia las raíces. Sin embargo, parte de este aire se filtra en la rizosfera en partes menos suberizadas de las raíces, particularmente cerca de las uniones laterales de las raíces, las puntas de las raíces menos maduras y las zonas de elongación6,7,8,9. Esta pérdida radial de oxígeno crea una zona oxidada en la rizosfera de las plantas de humedales que afecta la rizosfera (bio-geo)química y es distinta del suelo a granel reducido10,11,12. Para comprender el destino y el transporte de nutrientes y contaminantes en las rizosferas y raíces de los humedales, es fundamental preservar el suelo a granel químicamente reducido, la rizosfera oxidada y las raíces de las plantas de los humedales para su análisis. Sin embargo, debido a que el suelo a granel contiene componentes reducidos del suelo que son sensibles al oxígeno, los métodos de preservación de raíces y suelos deben preservar las estructuras radiculares y minimizar las reacciones sensibles al oxígeno.

Existen métodos para fijar los tejidos de las plantas y preservar la ultraestructura para la obtención de imágenes, pero esos métodos no se pueden aplicar para preservar químicamente las raíces que crecen en el suelo de los humedales. Para las investigaciones en las que solo se desea la distribución elemental dentro de las células vegetales, las plantas generalmente se cultivan hidropónicamente y las raíces se pueden eliminar fácilmente de la solución, fijarse bajo congelación a alta presión y sustitución por congelación y seccionarse para una variedad de aplicaciones de imágenes, incluida la espectrometría de masas de iones secundarios de alta resolución (nanoSIMS), la microscopía electrónica y el análisis de fluorescencia de rayos X sincrotrón (S-XRF)13, 14,15. Para investigar la placa de Fe en el exterior de las raíces de los humedales, estos estudios hidropónicos deben inducir artificialmente la formación de placa de Fe en la solución16,que no representa con precisión la heterogeneidad de la distribución y composición mineral de la formación de placa de Fe y los elementos asociados in situ17,18,19,20. Existen métodos para preservar el suelo de los humedales y los microorganismos asociados con la congelación21,pero es difícil obtener raíces con esta técnica. Los métodos actuales para visualizar las raíces que crecen en el suelo y su química rizosférica consisten en dos tipos de medición principales: flujos elementales y concentración elemental total (y especiación). El primero se mide típicamente utilizando gradientes difusivos en películas delgadas (DGT)22 , 23,24, en las que el suelo se coloca en rizoboxes para apoyar el crecimiento de las plantas en un entorno de laboratorio y los elementos lábiles en el suelo se difunden a través de un gel en una capa de unión. Esta capa de unión se puede obtener imágenes para cuantificar los elementos lábiles de interés. Esta técnica puede ilustrar con éxito las relaciones entre las raíces y larizosfera 24,25,26,27,pero los artefactos de la delimitación radicular pueden existir al cultivar plantas en rizoboxes, y la información sobre el interior de la raíz no se captura con DGT. Este último implica el muestreo de las raíces y la rizosfera, la preservación de la muestra y el análisis directo de la distribución elemental en una sección de muestra. Para este muestreo ambiental de las raíces de las plantas de los humedales y su rizosfera circundante, se requiere un manejo cuidadoso de la muestra para evitar los artefactos de la preparación de la muestra.

Aquí se describe un protocolo que preserva eficazmente las estructuras radiculares y la química de la rizosfera de las plantas de los humedales mediante la congelación por golpe y la liofilización. La congelación repentina puede ralentizar drásticamente las transformaciones de solutos sensibles al oxígeno, pero puede dañar las raíces y causar movilización cuando las muestras se secan. Sin embargo, la congelación por golpe donde la muestra se congela entre bloques de cobre preenfriados con nitrógeno líquido minimiza el daño a la raíz y la distorsión de la muestra28. Las muestras conservadas se incrustan en una resina epoxi que conserva As speciation20,29 y se pueden cortar y pulir para obtener imágenes de raíces dentro de su suelo de rizosfera. Las muestras en este informe fueron analizadas por imágenes de especiación química S-XRF después de la sección delgada. Sin embargo, también se podrían utilizar otras técnicas de imagen, incluida la espectrometría de masas de plasma acoplada inductivamente a la ablación con láser (LA-ICP-MS), la emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE), la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) y la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS).

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Protocol

1. Preparación de equipos de congelación por golpe

  1. Coloque dos bloques de cobre (~ 5 cm x 5 cm x 15 cm) horizontalmente dentro de un refrigerador limpio capaz de contener nitrógeno líquido y verter suficiente nitrógeno líquido para sumergir los bloques. Una vez que el burbujeo disminuya, coloque dos espaciadores en la parte superior de un bloque de cobre en cada extremo.
    NOTA: La altura del espaciador determina la altura de la muestra a congelar; en este ejemplo se utiliza un espaciador de 2 cm para crear cubos de aproximadamente 3 cm x 3 cm x 2 cm. El volumen del nitrógeno líquido dependerá del tamaño del enfriador. En este ejemplo se utiliza aproximadamente 1 L para aproximadamente 5 cubos en serie.
    PRECAUCIÓN: Use el equipo de protección personal y la ventilación adecuados, ya que el nitrógeno líquido es un criógeno y un asfixiante.
  2. Usando pinzas y guantes criogénicos, coloque el otro bloque de cobre en su extremo, para facilitar la recuperación cuando la muestra esté en su lugar.

2. Recogida de muestras y congelación por slam

  1. Extraiga la planta y la rizosfera deseadas del suelo húmedo con una pala y asegúrese de que el agujero excavado sea mucho más grande que el volumen de raíz deseado. Coloque el suelo y la planta en un recipiente y colóquelo en una mesa de trabajo.
    NOTA: También se puede usar todo el suelo en maceta y la planta de un estudio de maceta.
  2. Determine la ubicación deseada del suelo donde se tomarán las raíces (es decir, la profundidad y la proximidad al brote). Corte el exceso de tierra con una cuchilla de acero, teniendo cuidado de no molestar el suelo en el área deseada. Cuando se alcance el área deseada, corte un "cubo" de raíz de aproximadamente 3 cm x 3 cm x 2 cm e inmediatamente coloque el cubo entre los dos espaciadores en el bloque de cobre horizontal. Usando guantes criogénicos, recoja el bloque vertical de cobre y colóquelo encima de los espaciadores para congelar el cubo de rizosfera.
  3. Después de que el burbujeo disminuya (~ 5 min), recupere el cubo de rizosfera congelado de los bloques de cobre y envuélvalo dentro de un cuadrado de papel de aluminio preeticado. Marque la orientación del bloque en la lámina si lo desea. Colocar en un segundo recipiente de nitrógeno líquido hasta su almacenamiento en un congelador de -80 °C.
  4. Repita según sea necesario para obtener el número deseado de cubos de raíz del sitio de campo o del experimento. Asegúrese de que ambos bloques de cobre den tiempo para enfriarse entre las muestras.

3. Liofilización e incrustación de cubos de rizosfera

  1. Prepare el liofilizador de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Tenga cuidado de asegurarse de que ha obtenido la presión y la temperatura de vacío adecuadas antes de retirar las muestras del congelador de -80 °C.
  2. Cuando el liofilizador esté listo para recibir muestras, coloque un cubo de rizosfera congelado dentro de un tubo limpio y lavado con ácido de 50 ml y cúbralo libremente con una toallita desechable limpia. Asegure la toallita con una banda elástica. Repita según sea necesario para asegurar un cubo por tubo.
    NOTA: Si la muestra es demasiado grande para un tubo, se puede colocar directamente en el recipiente del liofilizador utilizando el papel de aluminio como soporte de muestra.
  3. Coloque los tubos que contienen muestras en recipientes de liofilización y seque por congelación durante varios días. El tiempo exacto de secado dependerá de las propiedades del suelo.
    NOTA: Guarde las muestras secas en el liofilizador o en un desecador para evitar la rehidratación.
  4. Use una cuchilla de acero para cortar cubos de suelo secos a medida para que encajen en la forma deseada (por ejemplo, la forma de 25 mm de diámetro es ideal para la mayoría de las aplicaciones). Etiquete cada forma, coloque los cubos de suelo en las formas y coloque las formas dentro de un desecador al vacío.
  5. Prepare epoxi de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Asegúrese de que el epoxi elegido no esté contaminado y no cause cambios de especiación de los elementos deseados 20,29,30.
  6. Use un gotero para agregar epoxi a la forma en un lado del suelo, hasta que cubra completamente la muestra. El suelo se oscurecerá en color a medida que el epoxi humedece el suelo.
    NOTA: Agregue el epoxi lentamente para permitir que el aire en el suelo escape.
  7. Una vez que los formularios se llenan con epoxi, cierre el desecador de vacío y encienda el vacío. Dependiendo de la cantidad de aire atrapado en el suelo, es posible que se deba agregar más epoxi a las formas periódicamente. Verifique el nivel de epoxi cada 30-90 minutos durante las primeras 1-4 h y agregue epoxi según sea necesario.
  8. Retire la muestra de la forma una vez que el epoxi se haya endurecido (~ 5 días).

4. Corte y seccionamiento de los cubos de rizosfera

  1. Corte la muestra con una sierra húmeda de precisión de cuchilla de diamante. Cortar las muestras en diferentes lugares si no se obtienen raíces en el corte anterior.
  2. Lijar manualmente las muestras cortadas con papel de lija progresivamente más fino (por ejemplo, 220, 500, 1000 y 1500 granos) en el lado cortado durante ~ 30 s.
  3. Realizar imágenes superficiales de las muestras utilizando técnicas como LA-ICP-MS.
    NOTA: Para preparar secciones delgadas para S-XRF, envíe las muestras a una empresa capaz de preparar las secciones delgadas (pulido de lado simple o doble) o siga los pasos 4.4 - 4.6 como se describe a continuación.
  4. Pegue el lado de la muestra deseado a una diapositiva de cuarzo con súper pegamento y deje que se cure durante la noche.
  5. Usando una máquina de sección delgada, corte el suelo en toboganes de hasta 2 mm de espesor y luego muela al espesor deseado (típicamente 30 μm). La superficie de la muestra se puede pulir si se desea.
  6. Realice imágenes S-XRF de las secciones. Siga los pasos apropiados en la instalación de sincrotrón y la línea de haz deseada para solicitar y utilizar el tiempo de imagen.

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Representative Results

Este método permite la preservación de raíces y especies químicas en las raíces y la rizosfera de las plantas de humedales y en el suelo a granel. En este trabajo, se utilizó el método para evaluar la especiación y colocalización con óxidos de Fe y Mn y nutrientes vegetales en la rizosfera del arroz(Oryza sativa L.). El arroz se cultivó en las instalaciones de RICE en la Universidad de Delaware, donde se utilizan 30 mesocosmos de arrozales (2 m x 2 m, 49 plantas cada uno) para cultivar arroz en diversas condiciones de manejo del suelo y el agua con el objetivo de reducir la absorción de As y Cd en el grano de arroz. Este experimento proporcionó 1470 plantas individuales de las cuales se pudieron muestrear rizosferas durante toda la temporada de crecimiento.

Dado un número suficiente de muestras, las secciones delgadas pudieron capturar una variedad de morfologías de raíces. La Figura 1A muestra varios diámetros de raíces presentes dentro de la matriz del suelo como secciones transversales. Sin embargo, algunas secciones del suelo pueden contener pocas raíces, si es que hay alguna. En este trabajo, se procesaron 63 bloques de suelo y se cortaron una vez en la sierra húmeda para determinar qué subconjunto de muestras eran adecuadas para la sección delgada. De las 63 muestras, 14 no contenían raíces, 31 contenían 1-3 raíces y 18 contenían más de 3 raíces. Tenga en cuenta que las raíces pueden estar presentes en diferentes niveles de calidad. La Figura 1B muestra una raíz bien conservada, una raíz distorsionada por el proceso de liofilización y una raíz que se extrayó durante el proceso de sección delgada.

Las secciones delgadas de la raíz se analizaron utilizando S-XRF para mapear la ubicación de los elementos de interés. La Figura 2B muestra una sección transversal de la raíz con una raíz lateral en la sección longitudinal. La Figura 2C muestra esta sección raíz analizada por XRF con una gráfica tricolor de Fe, Mn y As. El Fe está presente en el suelo y rodeando la raíz en la placa de Fe, y la placa de Fe también es visible en las imágenes de la micrografía de luz. El manganeso está presente de manera única en la corteza de la raíz lateral, pero también se ubica junto con Fe en algunas áreas de la placa de Fe, apareciendo como un tono verde-azul. El arsénico estaba presente principalmente en la vasculatura de la raíz lateral, fusionándose con la vasculatura de la raíz primaria.

Las imágenes de especiación química separaron las diversas especies as de interés tomando mapas XRF repetidos a múltiples energías de haz incidentes y utilizando la combinación lineal que se ajusta a los espectros estándar de As XANES. Los mapas de especiación As se muestran en la Figura 2D y muestran variabilidad en la localización de las especies As. La Figura 2E muestra los mismos datos que una gráfica tricolor. La gráfica tricolor muestra arsenito y arsenito glutatión estrechamente asociados en la vasculatura, mientras que el arseniato se encuentra principalmente en el exterior de la raíz asociada con la placa de Fe.

Figure 1
Figura 1 - Secciones delgadas de raíz de arroz que muestran una variedad de resultados metodológicos en un suelo franco limoso (las barras de escala son de 0,5 mm). A) Numerosas secciones transversales de diferentes diámetros de raíz son evidentes (en cajas blancas). B)Las raíces pueden dañarse durante el proceso. La raíz en la caja blanca ha permanecido intacta y circular, mientras que la raíz en la caja naranja se ha comprimido durante el proceso de liofilización. El cuadro rojo muestra dónde se extrajo una raíz durante el proceso de sección delgada. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 - Sección transversal de una raíz de arroz con una sección longitudinal de una raíz lateral en un suelo franco limoso. A) Sección del suelo que muestra varias secciones transversales de la raíz en cajas blancas. Las flechas blancas denotan secciones longitudinales. La barra de escala es de 2 mm. B) Sección de suelo que muestra la raíz de la esquina superior izquierda del panel A. Rectángulo blanco denota el área fotografiada por el sincrotrón XRF. La barra de escala es de 0,5 mm. C)Imagen tricolor XRF de arsénico (rojo), hierro (verde) y manganeso (azul). La escala máxima de As, Fe y Mn está en una proporción de 1:50:2.5. La barra de escala es de 100 μm. D) Mapas de especiación XRF de arsénico para glutatión, arsenito y arseniato, donde los colores más cálidos indican concentraciones más altas de As. La barra de escala es de 100 μm. E) Gráfica tricolor de la especie As, donde la intensidad máxima se escala a arsenito (rojo) = arseniato (verde) = 0,5 arsenito glutatión (azul). La barra de escala es de 100 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Este artículo describe un protocolo para obtener suelo a granel preservado + rizosferas de raíces de plantas de humedales utilizando una técnica de congelación por golpe que se puede utilizar para imágenes elementales y / o mapeo de especiación química.

Hay varios beneficios de este método sobre los métodos existentes. En primer lugar, este método permite la investigación simultánea de las raíces y las rizosferas circundantes. Actualmente existen métodos para preservar e imagen químicamente las raíces de su entorno de suelo lavando el suelo y preservando las raíces31,32 o cultivando plantas en entornos artificiales (por ejemplo, rizoboxes) y utilizando métodos DGT para examinar las interacciones raíz-suelo24,33,34 pero sin la capacidad de observar la raíz en sí. El método descrito aquí permite la investigación directa de la raíz y el suelo de la rizosfera circundante in situ para la observación de las relaciones raíz-suelo. Se ha utilizado una técnica similar para examinar in situ las raíces de arroz y la rizosfera circundante, pero con la inmersión de la muestra en nitrógeno líquido11,35,36 en lugar de la congelación por golpe descrita aquí. Cuanto más rápido se congelan los tejidos, menos probable es que formen cristales de hielo37. La congelación por golpe entre bloques de cobre preenfriados enfría rápidamente la muestra y, por lo tanto, minimiza la formación de cristales de hielo y el daño posterior del tejido vegetal que puede ocurrir con la congelación instantánea utilizando nitrógeno líquido a temperatura ambiente11,38. Utilizando el método descrito aquí, se pueden tomar varias muestras de la misma planta, múltiples plantas de un campo y / o el medio ambiente en un período de tiempo relativamente corto. Una vez obtenidas, muchas muestras se pueden liofilizadas, incrustadas en epoxi y cortadas con una sierra húmeda de hoja de diamante con un costo mínimo. Estas muestras se pueden investigar con un microscopio de luz para identificar muestras prometedoras que pueden ser fotografiadas directamente (por ejemplo, LA-ICP-MS) o procesadas posteriormente para seccionamiento delgado e imágenes sXRF. Una sección delgada puede capturar múltiples raíces de varios tamaños en la misma diapositiva, lo que ayuda a capturar la rizosfera heterogénea y maximizar el tiempo de imagen en el instrumento. Este método también se puede utilizar para observar directamente las relaciones planta-suelo, como el secuestro de As en placas de Fe sin perturbar la rizosfera. Los métodos existentes para inducir la formación de placa de Fe en raíces de humedales como el arroz utilizando experimentos hidropónicos39,40,41 no logran capturar la heterogeneidad de la placa de Fe en términos de cobertura radicular y composición mineral que ocurre en las plantas cultivadas en el suelo11,18,20,42,43,44.

Para que el método tenga éxito, es fundamental seguir algunos pasos clave. En primer lugar, asegúrese de que la ubicación y la orientación de la muestra seleccionadas aborden la pregunta deseada. En segundo lugar, utilizar un epoxi que esté libre de contaminación por oligoelementos y que se haya demostrado que preserva la especiación química de los elementos de interés20,29,30. En tercer lugar, agregue epoxi lentamente y coloque la muestra en epoxi al vacío para facilitar la humectación epoxi de la muestra y la eliminación del gas atrapado. Siguiendo estos pasos se proporcionará una muestra de alta calidad de suelo a granel, rizosfera y raíces que se puede utilizar para el análisis de imágenes.

Se deben considerar varias limitaciones del método. Primero, secar la muestra congelada en un liofilizador puede causar deformación del suelo, lo que puede afectar las raíces. Es probable que esto sea particularmente difícil en suelos con alto contenido de arcilla y, por lo tanto, propensión al colapso a medida que las arcillas se secan. Como ejemplo, se preparó una muestra de rizosfera de arroz obtenida de una arcilla limosa y el agrietamiento del suelo es evidente, mientras que la raíz de arroz recubierta de placa de Fe no se ve afectada (Figura 3).

Figure 3
Figura 3   - Sección delgada de raíz de arroz de un suelo limoso de arroz arcilloso. Numerosas grietas en el suelo se han producido durante la liofilización, pero estas grietas no distorsionaron la sección longitudinal de la raíz lateral, que se representa en el rectángulo blanco. La barra de escala es de 0,5 mm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Los datos muestran que esta técnica puede obtener con éxito información a escala micrométrica en una marga limosa (Figuras 2, 3), y es probable que la técnica pueda tener éxito en suelos texturizados más gruesos; sin embargo, los suelos con mayor contenido de arcilla pueden plantear desafíos y deben investigarse más a fondo. En segundo lugar, las raíces se pueden extraer del suelo al seccionar. Este desafío no es exclusivo del protocolo descrito en este documento, pero debe considerarse. En tercer lugar, las raíces pueden no estar presentes en todos los cubos de suelo, por lo que es necesario obtener y cortar muchas muestras para capturar la rizosfera de la planta deseada. Cuarto, el método de preservación requiere nitrógeno líquido, lo que podría plantear desafíos para los estudios de campo remotos. Aquí, el protocolo se ha utilizado con éxito en el campo, que estaba a menos de 2 millas de un Dewar de nitrógeno líquido. Sin embargo, si el nitrógeno líquido no está disponible a poca distancia en automóvil de un sitio de campo remoto, existen varias opciones para obtener la muestra. Esto incluye el uso de otra fuente para enfriar los bloques de cobre o excavar toda la planta y el suelo circundante con un gran anillo de PVC, colocarlo en material impermeable al gas y transportarlo a la fuente de nitrógeno líquido más cercana para su preservación. Para esto, es importante asegurarse de que el brote de la planta no se corte de sus raíces antes de obtener la muestra de rizosfera. Si es necesario, la muestra también se puede colocar bajo refrigeración y enviarse durante la noche al laboratorio para su conservación. Una vez recibidas en el laboratorio, las secciones se pueden conservar utilizando bloques de cobre líquido refrigerados por nitrógeno. Finalmente, los cambios de especiación son posibles con cualquier método de preservación de suelos de humedales y rizosferas. Para evitar esto, se deben obtener muestras y congelar rápidamente u otras medidas tomadas como las anteriores para evitar la exposición al oxígeno. Los bordes de las muestras liofilizadas se pueden afeitar para evitar bordes que pueden haber tenido una mayor exposición al oxígeno. La preservación de especies reducidas de arsénico en las muestras de raíz y rizosfera aquí(Figura 1D,E)y en el trabajo anterior28 sugiere que esta técnica de congelación es capaz de preservar especies químicas sensibles al oxígeno si se realiza cuidadosamente.

Este método se puede utilizar para abordar varias preguntas clave en la ciencia de la rizosfera. Estos incluyen aplicaciones relacionadas con el estudio de las interacciones de nutrientes y contaminantes en la rizosfera que pueden incluir interacciones de contaminantes y nutrientes con placas de Fe o Mn. El método permite el estudio de la heterogeneidad temporal y espacial de las relaciones planta-suelo y el examen de cómo las morfologías de las raíces interactúan con los elementos de la rizosfera in situ. Se puede utilizar en aplicaciones relacionadas con la seguridad alimentaria, como en la comprensión de la absorción de arsénico por el arroz, la dinámica de nutrientes en la rizosfera o aplicaciones relacionadas con la fitorreminación, como la absorción de metales (loidos) en las plantas de los humedales.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Los autores reconocen una subvención conjunta de semillas a Seyfferth y Tappero para apoyar la colaboración entre la Universidad de Delaware y el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Partes de esta investigación utilizaron la línea de haz XFM (4-BM) de la Fuente Nacional de Luz Sincrotrón II, una Instalación de Usuario de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) operada para la Oficina de Ciencia del DOE por el Laboratorio Nacional Brookhaven bajo el Contrato No. DE-SC0012704.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Copper blocks McMaster Carr 89275K42
Diamond blade Buehler 15 LC, 102 mm x 0.3 mm operation speed: 225 rpm
Epoxy forms Struers 40300085 FixiForm
Epoxy Epotek 301-2FL
Superglue Loctite 404
Thin sectioning machine Buehler PetroThin
Wet saw Buehler IsoMet 1000

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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Ciencias Ambientales Número 168 Slam-congelación liofilización mapeo de especiación fluorescencia de rayos X LA-ICP-MS placa radicular
Un método para preservar las raíces y rizosferas de los humedales para imágenes elementales
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Seyfferth, A. L., Limmer, M. A., Tappero, R. A Method to Preserve Wetland Roots and Rhizospheres for Elemental Imaging. J. Vis. Exp. (168), e62227, doi:10.3791/62227 (2021).

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