İpucu büyüyen bitki hücreleri polen tüpler, kök tüyleri, dahil olmak üzere, kapasitesini araştırmak ve protonemata son derece dar geçitlerden (~ 1 µm) uzamış, bir mikrosıvısal cihazda moss bir yöntem açıklanmaktadır.
Method Article
İpucu büyüyen bitki hücreleri polen tüpler, kök tüyleri, dahil olmak üzere, kapasitesini araştırmak ve protonemata son derece dar geçitlerden (~ 1 µm) uzamış, bir mikrosıvısal cihazda moss bir yöntem açıklanmaktadır.
Vivo, ipucu büyüyen bitki hücreleri fiziksel engeller bir dizi aşmak gerekir; Ancak, araştırmacılar bu kısıtlayıcı koşullarda hücresel davranış görselleştirmek için metodoloji eksikliği. Bu sorunu gidermek için biz bir poli-dimethylsiloxane (PDMS) substrat büyüme salonları dar, mikro fabrikasyon boşluklar (~ 1 µm) bir dizi içeren ipucu büyüyen bitki hücreleri için geliştirdik. Bu şeffaf malzeme ipucu uzama işlemlerde tek tek hücreler tarafından hızlandırılmış görüntüleme microgap penetrasyon sırasında izlemek için kullanıcı sağlar. Onlar microgap nüfuz olarak deneysel bu platformu kullanarak, biz polen tüpler morfolojik değişimler görülmektedir. Bu işlem sırasında fluorescently etiketli bir bitkisel çekirdek şeklinde dinamik değişiklikler ve sperm hücresi bir polen tüp ele geçirdi. Ayrıca, kök tüyleri ve yosun protonemata 1 µm Aralık nüfuz yeteneğini gösterdi. Bu vitro platform nasıl tek tek hücreleri yanıt fiziksel olarak kısıtlı alanlarda çalışmak için kullanılan ve anlayışlar ipucu-büyüme mekanizmaları içerebilir.
Polen taneleri üzerinde bir leke çimlenme sonra her tahıl sperm hücresi yumurta ve çift döllenme için ovule merkezi hücreye taşır tek bir polen tüp üretir. Polen tüpler tarzı uzamış ve sonunda birden çok kılavuz ipuçları onların yolu1boyunca algılama tarafından ovule ulaşmak. Uzama sırasında polen tüpler fiziksel engeller bir dizi karşılaşırsanız; verici parça hücreleri ile doldurulur ve polen tüpler onların hedef (Şekil 1A)2ulaşmak için ovule dakika micropylar açılışı girmeniz gerekir. Bu nedenle, polen tüpler çevreleri basınç stresten tolere ederken fiziksel engeller, nüfuz yeteneği olması gerekir. Kök tüyleri ortamında paketlenmiş toprak parçacıklar (Şekil 1B) şeklinde fiziksel engelleri dayanmak zorundadır ipucu büyüyen bitki hücre başka bir türüdür.
Turgor basıncı ve yeni başlayan plasmolysis Yöntem3,4 ve hücresel kuvvet mikroskobu kullanılarak ölçülebilir hücre apikal bölgede sertliği de dahil olmak üzere çeşitli mekanik özelliklerini polen tüpü incelenmiştir (CFM) 5 , 6, anılan sıraya göre. Ancak, bu yöntemlerin yalnız polen tüpler aracılığıyla onların büyüme yol üzerindeki fiziksel engeller elongating yeteneğine sahip olup olmadığını ortaya çıkarmak değil. İzlenen vivo içinde olmak polen tüpü uzaması sağlayan bir alternatif iki foton mikroskobu7tekniğidir. Ancak, bu yöntemle, bireysel polen tüpler morfolojik değişimler gözlemlemek zor öyle içten içe ovule doku. Ayrıca, toprakta kök saç büyüme x-ışını bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG)8, kullanarak düşük çözünürlüklü de olsa görüntülenmeyecektir. Burada, bir hücrenin deformasyon işlemi geleneksel mikroskop yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde etmek için kullanılan bir yöntem mevcut.
Burada açıklanan yöntemi genel amacı ipucu büyüyen bitki hücreleri polen tüpler, kök tüyleri, dahil olmak üzere, uzama kapasitesini görselleştirmek ve protonemata, son derece küçük alanlarda moss etmektir. Bu el yazması sunulan poli-dimethylsiloxane (PDMS) microdevices optik şeffaf ve hava geçirgen, biz canlı hücreler cihazın içinde kültür ve büyüme davranışları bir mikroskop altında gözlemlemek. Ayrıca mikro oluşturmak mümkündür ~ nanometre ölçek alanlarda kalıpları kullanımı ile yumuşak litografi tekniği9 . Bu özellikler bize ipucu büyüyen bitki hücreleri fiziksel olarak kapalı bir ortamda uzama yeteneğini çalışmaya olanak sağlar.
Bu çalışmada, 1 µm geniş boşluklar (yüksekliği 4 µm) mikrosıvısal cihazlarda inşa ve silindirik polen tüpü (yaklaşık 8 µm) çapından küçüktür bu yapay engelleri nüfuz yeteneği polen tüplerinin muayene etti. Bu deneysel platform polen tüpü yanıt-e doğru microgaps görselleştirmek ve hücrenin deformasyon işlemi izlemek belgili tanımlık yanıt, hızlandırılmış görüntülerini yakalamak bize sağlar. Ayrıca cihazın penetrasyon özelliği kök tüyleri ve yosun protonemata araştırmak için kullanılan microdevices geliştirdi. Birkaç microdevices bitki kök10,11,12,13 ve yosun protonemata14 büyüme yüksek çözünürlükte görselleştirme etkinleştirme tarihi bildirilmiştir. Bizim cihaz kök saç büyüme kanalları bir dizi dik bir kök büyüme odasına bağlı ve bireysel kök tüyleri (çapı yaklaşık 7 µm) geniş bir boşluk 1 µm ile sıvı kanallara yönlendirilir. Biz de yosun kültürlü protonemata (çapı yaklaşık 20 µm) Bu fiziksel engellerin yanıtlarını incelemek için microgaps içeren bir microdevice içinde. Önerilen mikrosıvısal dayalı yaklaşım çeşitli ipucu büyüyen bitki hücreleri aracılığıyla herhangi bir mevcut diğer yöntemle incelendiğinde çok küçük alanlarda uzamış yeteneği keşfetmek için bize izin verir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. polen tüpler büyüyen incelemek için PDMS Microdevice imalatı ve yosun Protonemata
Not: Silikon gofret üzerinde PDMS kalıpları hazırlamak için bir maskless fotolitografi aleti kullanılmış. Sistemin çalışması ile ilgili detayları bu el yazması göz ardı edilir. Bir photomask kullanarak bir standart fotolitografi teknik9 bu el yazması açıklanan PDMS kalıpları oluşturmak için de kullanılabilir.
2. kök tüyleri için PDMS Microdevice imalatı
3. Hazırlık In Vitro hücre kültür orta polen tüpler (Torenia fournieri)
4. kök tüyleri (Arabidopsis thaliana) için hazırlık In Vitro hücre kültür orta
5. Hazırlık In Vitro hücre kültür orta olarak Moss Protonemata (Physcomitrella patens)
6. T. fournieri polen tüplerinin Microdevice in Vitro Culturing
7. A. thaliana kök kıllar Microdevice in Vitro Culturing
Not: Adımları 7.1-7,9 (7,3 ve 7,5 dışında) bir laminar akış mahallede gerçekleştirilmesi gerekiyor.
8. P. patens (moss) mikrosıvısal cihazın Protonemata in Vitro Culturing
Not: Adımları 8.2-8,6 (8.3 dışında) bir laminar akış mahallede gerçekleştirilmesi gerekiyor.
9. T. fournieri polen tüpü büyüme hızlandırılmış görüntüleme
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Şekil 1' de gösterildiği gibi onların büyüme yolları içinde vivoboyunca fiziksel engeller bir dizi ipucu büyüyen bitki hücreleri karşılaşma. Bu çalışmada sunulan mikrosıvısal vitro hücre kültür platformlar muayene etkin ipucu büyüyen bitki hücreleri (polen tüpler, kök tüyleri ve yosun protonemata) arasındaki 1 µm yapay geçitlerden (Şekil 3, üç tür süreç Şekil 4,
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Protokol birkaç kritik adımda tam olarak yukarıda sunulan sonuçlar elde etmek için takip edilmesi gerekiyor. İlk olarak, katman ve cam alt çanak PDMS yüzeyler her ikisi de plazma ile yapıştırma önce yeterli süreyi için tedavi edilmelidir. Aksi takdirde, ipucu büyüyen hücreler microgaps geçiş yaparken PDMS katman yerel olarak cam yüzeyinden ayırmak. Başka bir önemli kök saç ve yosun protonemata protokol microdevice sterilizasyon adımdır. Normalde, kök tüyleri ve yosun protonemata hücreleri birkaç hafta içinde microdevice ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarlar onlar rakip hiçbir mali çıkarları var bildirin.
Biz H. Tsutsui ve ö. Kurihara T. fournieriRPS5Ap::H2B-tdTomato hattı ve A. thaliana UBQ10pro::H2B-kes hattı, sırasıyla gibi transgenik bitkiler ile bize verdiğiniz için teşekkür ederiz. Bu eser Enstitüsü, dönüştürücü biyo-moleküller tarafından Nagoya Üniversitesi ve Japonya gelişmiş bitki bilim ağ destek verdi. Bu eser için mali destek sağlanan hibe tarafından Japonya bilim ve teknoloji Ajansı (ERATO proje vermek yok. T.H. için JPMJER1004), yenilikçi alanlar ('ları üzerinde bilimsel araştırma için bir Grant-in-Aid JP16H06465 ve JP16H06464 T.H. için) ve Japonya toplum için zorlu araştırmacı araştırma (hibe No 26600061 için N.Y. ve grant NOS 25650075 ve 15 K 14542 YS için) promosyon bilim (JSP'ler) Grants-in-Aid.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| PDMS | Dow Corning A.Ş. | Sylgard184 | |
| Murashige & Skoog Medium | Wako Saf Kimyasal | 392-00591 | |
| MES | Dojindo | 345-01625 | |
| Sükroz | Wako Saf Kimyasal | 196-00015 | |
| 50 mm cam tabanlı çanak | Matsunami Cam | D210402 | |
| 35 mm cam tabanlı çanak | Iwaki | 3971-035 | |
| Cerrahi bıçak | Tüy | No.11 | |
| biyopsi yumrukları | Harris | Uni-Core | |
| Jel yükleme ipuçları | Bio-Bik | 124-R-204 | |
| Ters Mikroskop | Olympus | IX83 | |
| CSU-W1 | Yokogawa Electric | Bu özelleştirilmiş mikroskop | |
| için katalog numarası mevcut değildirMetaMorph görüntüleme yazılımı | Moleküler Cihazlar |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission