Оценка анатомических различий между поперечными сечениями листьев C3 и C4 помогает понять эффективность фотосинтеза. В данной статье описывается подготовка и исследование срезов листьев от руки и полутонких листьев, а также предостережения при подготовке к выращиванию видов Triticum aestivum и Zea mays.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Оценка структурных признаков Triticum aestivum и Zea mays для фотосинтетической дифференциации C3 и C4 с использованием свободных и полутонких срезов
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Повышенная эффективность фотосинтезаС4 по сравнению с механизмомС3 обусловлена его способностью концентрироватьСО2 в клетках оболочки пучка. Эффективность фотосинтезаC4 и эффективность использования воды напрямую связаны с долей клеток мезофилла и листьев пучка, размером и плотностью оболочек пучка, а также размером, плотностью и толщиной клеточной стенки клеток оболочки пучка. Быстрый микроскопический анализ этих признаков может быть выполнен на свободных и полутонких срезах с использованием обычной световой микроскопии, что позволяет получить ценную информацию об эффективности фотосинтеза в культурахC4 путем идентификации и изучения конкретных типов клеток. Кроме того, показаны ошибки при препарировании произвольных и полутонких срезов, которые влияют на анатомические измерения и диагноз типов клеток, а также о том, как их избежать. Этот микроскопический подход предлагает эффективные средства сбора информации о фотосинтетической акклиматизации к изменениям окружающей среды и помогает в быстром скрининге сельскохозяйственных культур для будущего климата.
Введение
Фотосинтез – это фундаментальный процесс, при котором световая энергия преобразуется в химическую, служащую краеугольным камнем наземных трофических сетей. Большинство растений следуют пути фотосинтезаC3, где основным продуктом фотосинтеза является трехуглеродное соединение глицерат-3-фосфат. Фотосинтез C3 развился более 2 миллиардов лет назад в атмосфере с большим количеством CO2 и низким содержанием O21. Ключевой фотосинтетический фермент рибулоза 1,5 бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа (Rubisco), который развился в этих условиях, является неоптимальным для современных условий с низким содержанием....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Условия роста растений
- Выберите пшеницу (Triticum aestivum L. Var. Озимая пшеница, "Fredis") и кукурузу (Zea mays L. Var. Saccharata, "Golden Bantam") в качестве представителейС3 иС 4 соответственно. Выращивайте оба вида растений в камере роста с контролируемой средой из семян.
- Поддерживайте относительную влажность воздуха на уровне 55% при температуре воздуха 25 °C/18 °C (день/ночь) с 12-часовым световым периодом. Поддерживайте плотность потока фотосинтетических фотонов (Q) на поверхности растений на уровне 1200 мкмоль/м2/с, чтобы представить их естественные условия произрастан....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
На рисунке 1А показана правильная ориентация для среза листа как для свежего среза, так и для световой микроскопии. Метод вырезания свежих срезов с помощью односторонней бритвы и листа стоматологического воска можно увидеть на рисунке 1В. Полученные сечения показаны на рисунке 1С.
На рисунке 2 показаны срезы от руки репрезентативных листьев растения C3 T . aest.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
В этой статье мы обсудим как количественные, так и качественные методы измерения анатомии листьев и способы их оптимизации. Кроме того, методология применяется к репрезентативным видам сельскохозяйственных культур, чтобы определить, какие анатомические признаки являются наиболее полезными для различения поперечных сечений C3 и C4. Понимание этих черт имеет важное значение, поскольку гибридные виды, называемые фотосинтезомC2, становятся все более перспективным направлением исследований. На.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Авторы выражают признательность Программе Европейского Союза H2020 (проект GAIN4CROPS, ГА No 862087). Центр передового опыта «Агроэкология AgroCropFuture и новые культуры в климате будущего» финансируется Министерством образования и науки Эстонии. Мы хотели бы поблагодарить профессора Эвелин Лойт-Харро за предоставление семян T. aestivum и Z. mays, Паулу Палмет и Вайко Вайнолу за помощь в подготовке срезов листьев, а также Жуана Паулу де Силва Соузу за помощь в анализе. Все изображения были получены в микроскопическом подразделении Эстонского университета естественных наук в рамках различных проектов.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Дигидрат гидрофосфата натрия (Na2HPO42H2O) чистый | PENTA, CZ | 10028-24-7 | |
| Закладная пленка, толщина 7,8 мил, 8 x 12,5, (203 x 318 мм) | ACLAR, US | 10501-10 | |
| Этанол, абс. 100% а.р. | Chem-Lab NV, BE | CL00.0505.1000 | Опасность: Легковоспламеняющаяся жидкость и пары. |
| Система визуализации EVOS Invitrogen FL Auto 2 | Thermo Fisher Scientific, США | ||
| Плоская встраиваемая форма из ПТФЭ с металлическим каркасом, 16 полостей | PELCO, US | 10501 | |
| Стеклянный флакон 2 мл | VWR Life Science, US | 548-0045 | |
| Глутаральдегид 50% раствор | VWR Life Science, US | 23H2856331 | Опасность: Смертельный исход при вдыхании. Токсичен при проглатывании. Вызывает сильные ожоги кожи и повреждение глаз. Может вызвать раздражение дыхательных путей. Надевайте защитные перчатки, защитную одежду, средства защиты глаз и лица. |
| Алмазный нож Histo | Diatome, US | ||
| LEICA EM UC7 | Leica Vienna, AT | ||
| LR Белая смола твердого сорта | Электронная микроскопия Sciences, US | 14383 | Опасность: Вызывает раздражение кожи. Вызывает сильное раздражение глаз Может вызвать раздражение дыхательных путей. Может вызвать сонливость или головокружение Надевайте защитные перчатки, защитную одежду, средства защиты глаз и лица. |
| Предметные стекла микроскопа | Normax, PT | 5470308A | |
| Nikon Eclipse E600 и Nikon DS0Fi1 5 МП | Nikon Corporation, JP | ||
| Тетраоксид осмия (OsO4) | Agar Scientific Ltd, GB | R1019 | Опасность: Смертельно опасен при проглатывании, контакте с кожей или при вдыхании. Вызывает сильные ожоги кожи и повреждение глаз Носите двойные защитные перчатки, защитную одежду, средства защиты глаз и лица. |
| Пипетки и наконечники для пипеток | Thermo Scientific, FI | KJ16047 | |
| Дигидрат дигидрофосфата натрия (2PO4 . 2H2O) чистый | PENTA, CZ | 13472-35-0 | |
| Шприц 10 мл | Ecoject, DE | 20010 | |
| Толуидин синий, общего назначения класса | Fisher Scientific, GB | 2045836 |
Ссылки
- Erb, T. J., Zarzycki, J. A short history of RubisCO: the rise and fall (?) of Nature's predominant CO2 fixing enzyme. Curr Opinion Biotechnol. 49, 100-107 (2018).
- Smith, E. N., et al. Improving pho....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
