RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Polip kurtarma, mercan poliplerinin onları kolonilerine bağlayan dokuyu sindirdiği ve birey olarak yaşamak için ondan ayrıldığı akut stresin neden olduğu bir süreçtir. Mevcut protokol, hipersalin veya kalsiyum içermeyen deniz suyu arıtımları kullanılarak kurtarma yoluyla mercan mikroyayılımının nasıl indükleneceğini açıklamaktadır.
Mercanlar, polip adı verilen modüler birimlerden oluşan sömürge hayvanlarıdır. Mercan polipleri fizyolojik olarak bağlanır ve doku ile bağlanır. Polip kurtarma fenomeni, mercan poliplerinin onları koloninin geri kalanına bağlayan dokuyu sindirdiği ve nihayetinde ayrı bireyler olarak yaşamaya devam etmek için iskeletten ayrıldığı akut stresin neden olduğu bir süreçtir. Mercan biyologları yıllardır polip kurtarma sürecini kabul etmişlerdir, ancak son zamanlarda bu süreç tarafından üretilen mikropropagatlar mercan biyolojisi çalışmaları için bir model sistem olarak kabul edilmiştir. Polip kurtarma işleminin kullanılması, tek bir mercan parçasından çok sayıda klonal birim oluşturabilir. Diğer bir yararı, tek poliplerin veya polip yamalarının mikroskop altında kolayca görselleştirilebilmesi ve Petri kapları, şişeler ve mikroakışkan çipler gibi son derece standartlaştırılmış düşük maliyetli ortamlarda muhafaza edilebilmesidir. Mevcut protokol, mercan mikroyayılımını indükleyebilen tekrarlanabilir yöntemleri ve tek poliplerin uzun vadede canlı tutulması için farklı yaklaşımları göstermektedir. Bu metodoloji, kurtarma işleminden sonra 8 haftaya kadar mercan türü Pocillopora verrucosa'nın poliplerini başarıyla yetiştirebildi ve mercan araştırması için bireysel mercan poliplerinin kullanılmasının pratikliğini sergiledi.
Skleraktin veya resif oluşturan mercanlar, karbonat iskeletleri oluşturabilen, resifler oluşturabilen ve derinlerden sığ su ortamlarına kadar bulunabilen yapısal olarak karmaşık ekosistemler oluşturabilen cnidarianlardır1. Tropikal mercan resifleri yüksek biyolojik çeşitliliğe ev sahipliği yapar ve kıyı koruma ve balıkçılık bakımı gibi temel ekosistem hizmetleri sunar2. Sığ su resifi oluşturan mercanların çoğu, mercanların iskeletlerini oluşturmak için ihtiyaç duydukları enerjiyi sağlayan Symbiodiniaceae familyasının algleriyle karşılıklı bir ilişkiye dayanır. Mercan ve algler arasındaki simbiyoz, çevresel stresle kırılabilir ve mercan ağartmasına neden olabilir 3,4,5,6. Son zamanlardaki sıcaklık anomalileri, dünya çapında büyük mercan ağartma olaylarına neden olmuş, kitlesel mercan ölümlerine ve kalıcı resif bozulmasına yol açmıştır 7,8,9,10,11. Bu fenomen, simbiyontların apoptoz, otofaji ve ekzositoz gibi ısı stresi ile ilişkili hücresel mekanizmalar tarafından atılmasına dayandığından, mercan ağartma, ekosistem ölçeğinde sonuçları olan hücresel bir süreç olarak tanımlanabilir 5,6,12, yani mercan hücrelerinin veya dokularının in vitro kültürlerine sahip olmak, bu fenomeni yakından incelemek için uygulanabilir.
Mercan resiflerinin önemi ve özellikle son yirmi yılda karşı karşıya kaldıkları büyük tehditlernedeniyle2, mercanlar dünya çapında koruma ve restorasyon amaçlı araştırmaların odağı haline gelmiştir13. Bununla birlikte, güvenilir, tekrarlanabilir ve mercanları incelemek için minimum çevresel etki sunan yaklaşımların ve deneysel sistemlerin geliştirilmesi bu alanda büyük bir mücadeledir.
Mikropropagasyon, bir organizmanın genotipinin, biyolojik materyalinin kontrollü kaplarda kültürlenerek in vitro çoğalması olarak tanımlanır14,15. Hücrelerin, dokuların ve organların kültürlenmesi, son yıllarda bitki ve hayvan biyolojisi için çok önemli olmuştur. Organizmaların laboratuvarlarda kitlesel üremesine, farklı tedavilerin (ilaçlar ve farmasötikler gibi) hızlı bir şekilde değerlendirilmesine ve hücre fonksiyonunun doğrudan incelenmesine izin verir14,15,16,17. Genel olarak, in vitro modeller, daha iyi kontrol edilen fiziksel ve kimyasal koşullar altında farklı organizmaların çalışmalarını tamamlamak ve derinleştirmek için yararlı olmuştur. İn vitro kültürleme tekniklerinin avantajları nedeniyle, farklı hayvan hücresi ve doku kültürü teknolojileri geliştirilmiş, optimize edilmiş ve çok sayıda uygulama için çoklu hücre hatlarının çalışıldığı ve ticarileştirildiği birçok araştırma alanında önemli araçlar olarak kullanılmıştır16,17,18.
1882'deki ilk hayvan doku kültüründen bu yana, hücre ve doku kültürü bilgisindeki birçok ilerleme kaydedilmiştir 17, doğal ve sentetik ortamın kullanılması, yerleşik hücre hatlarının icadı ve çok sayıda hücre tipini daha iyi bir şekilde yetiştirmek için 3D ortamın geliştirilmesi gibi16,17, 18,19. Bununla birlikte, hücre biyolojisi alanı çoğunlukla seçilmiş bir model organizma grubuna odaklanırken, birçok takson hala hücre, doku veya organların in vitro kültürlerine sahip değildir20. Örneğin, mercan araştırmalarında, mercan hücresi araştırmalarını birincil hücre kültürlerinin kullanımıyla sınırlayan araştırma için ölümsüzleştirilmiş hücre hatları yaygın olarak kullanılmamıştır. Bu kültürlerin yaşayabilirliği birkaç hafta 21 ile sınırlıdır,2021'in başına kadar 13 günden fazla bir süre boyunca tüm mercan dokularından bireysel hücrelerin hayatta kalmasını kaydeden hiçbir çalışma yoktur22. Yayınlanacak sürdürülebilir mercan hücresi hatlarının ilk raporu, 6 aya kadar yaşayan Acropora tenuis hücreleri ile yapıldı ve bu hücrelerin gelecekteki araştırmalar için faydası araştırılmaya devam ediyor23.
Mercan hücre kültürlerinin kültürlenmesindeki sınırlamaların üstesinden gelmek ve mercanların genel doku organizasyonunu koruyan bir laboratuvar kültürünü sürdürmek için, izole poliplerin kullanımı son zamanlarda mercan biyolojisi araştırmaları için bir model olarak önerilmiştir24,25. Polipler, mercanların anatomik birimleridir ve her birinin oral disklerinin merkezinde bulunan bir ağzı vardır ve aboral bölgesindeki koenosark tarafından diğer poliplere bağlanır26. Canlı poliplerin ayrılması, doğal olarak, akut stresin polipler arasındaki koenosarkın sindirimine neden olduğu ve daha sonra koloninin iskeletinden ayrılabildiği polip kurtarma işlemi ile gerçekleşir25,27,28. Bu fenomenin, oktomercanlar29,30,31, siyah mercanlar 32 ve skleraktin mercanları 25,27,28,32,33 dahil olmak üzere çeşitli taksonlara dahil olduğu bildirilmiştir ve sudaki kalsiyum eksikliği 24,34, artan asitlik 35 gibi çoklu çevresel stresörlerle ilişkilendirilmiştir. hiperozmotik koşullar 25,27,32,36, yüksek sıcaklıklar 36,37, açlık 33, havaya maruz kalma25,30 ve insektisit kontaminasyonu 28,38. Polip kurtarma paketi, örneğin, dünya çapında yaygın olarak dağıtılan ve mercan araştırmalarında model olarak yaygın olarak kullanılan pocilloporid mercanlar19'da bildirilmiştir. Pocillopora damicornis ve Styllophora pistillata gibi bu gruba ait türler, 5 mm'lik bir parçadan yaklaşık 30-40 mikropropagat üretmiştir25. Bu sayı, küçük bir mercan parçasından genetik olarak özdeş birçok birey üretme imkanı yarattığından, mercan mikropropagasyonu için bir yöntem olarak polip kurtarma işleminin kullanılmasının avantajını vurgulamaktadır. Araştırma için izole poliplerin kullanılması, şişeler ve Petri yemekleri gibi kontrollü laboratuar ortamlarında kültürlenme olasılığı ile ilgili hücre kültürleriyle aynı avantajlara sahiptir. Ek olarak, canlı polipleri korumak için mikroakışkan platformlar, bu mikropropajların kontrollü su akışı, yüzey ve sıcaklık24,25 ile nispeten ucuz ve çoğaltılması kolay ortamlarda tutulabileceğini göstermiştir. Bu mikroakışkan platformlar, canlı mercan yapılarını mikroskop altında doğrudan24,25 görselleştirmek için de kullanılabilir.
Bu makalede, bireysel mercan poliplerini kolonilerinden izole etmek için geliştirilen teknikleri özetlemekte ve göstererek, uzun süreli kültür için laboratuvar koşullarında nasıl korunacaklarını göstermekteyiz. Tartışılan yöntemler arasında buharlaşma ve yüksek tuzlulukta deniz suyunun pompalanması yoluyla hiperozmotik koşullar yoluyla polip kurtarma ve kalsiyum içermeyen deniz suyunda inkübasyon bulunmaktadır.
Bu çalışma için Al Fahal resifinden (22.305118 N; 38.964568 E) Pocillopora verrucosa mercan türlerine ait bir koloni SCUBA tarafından çekiç ve keski kullanılarak dalış yapılarak toplanmıştır. Koloninin cinsi morfolojik olarak tanımlandı ve türleri, Kızıldeniz'den Pocillopora da dahil olmak üzere daha önce yayınlanmış çalışmalara dayanarak P. verrucosa olarak sınıflandırıldı, bu da genetik açıdan bu alanda bulunan türlerin P. verrucosa39,40 olduğunu gösteriyor. Al Fahal resifi, korunan bir çevre alanının parçası değildir ve mercan toplama için özel bir izne gerek yoktur. Koloni, parçalanmadan ve poliplerinin "kurtarılmasından" önce bir ay boyunca 300 L'lik bir akvaryumda tutuldu. Akvaryum, iki akvaryum ısıtıcısı, üç pompa ve iki ışık kaynağı ile 26 ° C'de tutuldu (bkz. Akvaryumun sıcaklığı, iki ısıtıcının her birini bir sıcaklık kontrol cihazına bağlayarak korunmuştur. Işık emisyonu sabah 6'da başlayıp akşam 6'da bitecek şekilde programlandı ve 230 μmol foton m-2 s-1 ile 12:00'de zirveye ulaşan bir ışıma eğrisi üretti.
1. Su buharlaşmasından sonra yüksek tuzluluk ile polip kurtarma
NOT: Bu yöntem Shapiro ve ark.25'ten uyarlanmıştır. Pocillopora verrucosa'dan farklı türler kullanılıyorsa, kesilecek parçanın boyutunu belirlemeden önce poliplerin boyutu dikkate alınmalıdır.
2. Yüksek tuzlulukta deniz suyu temini ile polip kurtarma
NOT: Bu yöntem Chuang ve ark.27'den uyarlanmıştır.
3. Kalsiyumsuz deniz suyu inkübasyonu ile polip kurtarma
NOT: Bu yöntem Pang ve ark.24'ten uyarlanmıştır.
4. Petri kaplarında polip bakımı
5. İnkübatörlerde polip bakımı
Polip kurtarma, P. verrucosa türünün tek bir kolonisine ait mercan parçalarında üç farklı yöntem izlenerek indüklendi (Şekil 1). Petri kaplarında mercan parçalarının başlangıçta 40 PSU'da suyla doldurulmuş ortam sıcaklığında 24 saat inkübasyonundan sonra su buharlaşmasının neden olduğu yüksek tuzluluğun neden olduğu kurtarma işlemi, daha sonra işlem bittiğinde 59 PSU'luk nihai bir tuzluluğa ulaştı (Şekil 2A-C, I). Tuzlu su temini ile kurtarmaya da, başlangıçta 40 PSU'da suda 24 saatlik inkübasyondan sonra, 12 saat sonra 52 PSU'ya ve işlemin sonunda 24 saat sonra 59 PSU'luk bir tuzluluğa ulaşan suya ulaşıldı (Şekil 2D-F, I). Her iki deneyde de, tuzluluktaki bir artış, polipler tarafından doku sindiriminin indüklenmesinden sorumluydu. 12 saat sonra, yüksek tuzluluk durumu, poliplerin coenosarc'ın kademeli olarak incelmesi ile birlikte büzülmesine neden oldu ve sonuçta 24 saat sonra poliplerin son ayrılmasına neden oldu. Kalsiyumsuz deniz suyunda inkübasyon yoluyla kurtarma indüksiyonu, CaFSW'de 3 saatlik bir inkübasyondan sonra% 20 DMEM ortamında 20 saatlik bir inkübasyondan sonra tamamlandı (Şekil 2G-H). Doku, bireyselleştirilmiş mercan polipleri (Şekil 3A-C) ve "doku topları" üretilene kadar bir pipetle itildikten sonra her üç yöntemde de iskeletten ayrıldı.
Ayrılmadan sonra, her üç yöntemden polipler toplandı ve ağlarla veya hücre şişeleriyle kaplı Petri kaplarına tahsis edilmeden önce deniz suyunda iyileşmelerine izin verildi. Evaporasyon ve su temini yöntemlerinden elde edilen polipler akvaryumların içindeki Petri kaplarında muhafaza edilmiş ve sırasıyla 6 hafta ve 8 hafta boyunca hayatta kalmıştır (Şekil 3D ve Şekil 3F). Bu mikropropajatlar, dokunaçları, bazal diskleri ve ağızları sunan poliplerin olağan anatomisini korudu1. Kalsiyumsuz deniz suyunda inkübasyonla elde edilen polipler, 1 güne kadar hayatta kalan kısa bir ömre sahipti ve daha sonra dokuları ayrıştı. İnkübatörlerin içindeki hücre kültürü şişelerinde tutulan deniz suyu buharlaştırma yönteminden elde edilen polipler, dokuların ayrışması olmadan 3 haftaya kadar hayatta kalmıştır (Şekil 3F). Her durumda, polipler substrata bağlanamasa bile, görsel olarak sağlıklıydılar ve renklerini korudular, zooxanthellae hücreleri dokularının içinde hala görülebiliyordu1.

Şekil 1: Polip kurtarma indüksiyonu için test edilmiş üç farklı metodolojinin şematik gösterimi (solda) ve ardından edinilen poliplerin laboratuvar koşullarında tutulması için iki yöntemin gösterilmesi (sağda). (A) Su buharlaşması ile polip kurtarma metodolojisinin gösterimi. (B) Polip kurtarma metodolojisinin yüksek tuzlulukta deniz suyu temini ile temsil edilmesi. (C) Kalsiyumsuz deniz suyu inkübasyonu ile polip kurtarma metodolojisinin temsili. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Mercan türü P. verrucosa'nın parçalarını kullanarak üç farklı metodolojinin neden olduğu polip kurtarma sürecinin görüntüleri. (A-C) Kuluçkadan sonra sırasıyla 0 saat, 12 saat ve 24 saat sonra bir mercan parçası, su buharlaştırma yöntemini kullanarak bir Petri kabında. (D-F) Yüksek tuzluluklu deniz suyu temini yöntemini kullanarak, inkübasyondan sonra sırasıyla 0 saat, 12 saat ve 24 saatte bir mercan parçası. (G,H) Kalsiyum içermeyen deniz suyu inkübasyon yöntemine maruz kalan mercan parçaları sırasıyla önce ve sonra. Kalsiyumsuz yapay deniz suyundaki inkübasyonlar 3 saat ve 21 saat için% 20 DMEM'de idi. (I) Su buharlaşması sırasında zaman içinde deniz suyunun PSU'sundaki tuzluluk değerlerinin grafiksel gösterimi ve yüksek tuzluluklu deniz suyu temini kurtarma indüksiyon yöntemleri. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Gösterilen üç kurtarma indüksiyon prosedüründen elde edilen P. verrucosa poliplerinin görüntüleri. (A-C) Sırasıyla buharlaşma, tuzlu su temini ve kalsiyum içermeyen deniz suyu yöntemlerinden elde edilen poliplerin görüntüleri, iskeletten ayrıldıktan hemen sonra yakalandı. (D) Bir Petri kabında 6 hafta hayatta kaldıktan sonra buharlaşma yönteminden elde edilen bir mercan polipinin görüntüsü. (E) Petri kabında 8 hafta hayatta kaldıktan sonra tuzlu su temini yönteminden elde edilen bir mercan polipinin görüntüsü. (F) Bir hücre kültürü şişesinde 3 hafta hayatta kaldıktan sonra buharlaşma yönteminden elde edilen bir mercan polipinin görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Polip kurtarma, mercan poliplerinin onları kolonilerine bağlayan dokuyu sindirdiği ve birey olarak yaşamak için ondan ayrıldığı akut stresin neden olduğu bir süreçtir. Mevcut protokol, hipersalin veya kalsiyum içermeyen deniz suyu arıtımları kullanılarak kurtarma yoluyla mercan mikroyayılımının nasıl indükleneceğini açıklamaktadır.
Adam Barno ve Francisca Garcia'ya mercan poliplerinin deneyleri ve izlenmesindeki destekleri için teşekkür ederiz. Ayrıca KAUST Kıyı ve Deniz Kaynakları Çekirdek Laboratuvarı'na akvaryum bakımı ve altyapısı ile ilgili yardımları için teşekkür ederiz. Çalışma KAUST hibe numarası BAS/1/1095-01-01 tarafından finanse edilmiştir.
| 5560 İletkenlik/Sıcaklık Probu | YSI | 5560 | ProQuatro Çok Parametreli ölçüm cihazı Ace 5 inç ile kullanılan iletkenlik probu |
| . Alaşımlı Çelik Diyagonal Pense | Ace Donanım | 2004083 | Mercan parçalarını kesmek için kullanılır |
| Ampisilin sodyum tuzu | Sigma-Aldrich | A9518 | DMEM ortamında kullanılır. |
| DMEM (1x) Dulbecco'nun Modifiye Kartal Ortamı | Gibco | 41965-039 | Kalsiyum içermeyen polip kurtarma yönteminde mercan parçalarının inkübe edilmesi için kullanılır |
| Fisherbrand Petri Kabı, İstiflenebilir Kapak 60 mm x 15 mm Steril, Polistiren | Termo Fisher Scientific | FB0875713A | Petri kabı, buharlaşma yoluyla kurtarılması ve poliplerin bir akvaryum içinde tutulması için kullanılır. |
| Heizer Titanrohr Heizstab SW MW 600 Watt | Schego | 548 | Akvaryumda kullanılan ısıtıcılar |
| Leica Uygulama Paketi Sürüm 4.2 | Leica Microsystems | NA | Gösteri sonuçlarında görüntü yakalama için kullanılan |
| Leica IC80 HD | Leica Microsystems | 12730216 | Gösteri sonucu resimleri çekmek için kullanılan kamera |
| Leica MDG33 | Leica Microsystems | 10 450 123 | Gösterici sonuç resimleri çekmek için kullanılan stereoskop standı |
| Leica Z6 APO | Leica Microsystems | NA | Makroskop Gösteri sonucu resimleri çekmek için kullanılır |
| Magnezyum Klorür | Thermo Fisher Scientific | 7487-88-9 | Kalsiyum içermeyen yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| Magnezyum Sülfat Susuz | Sigma-Aldrich | 7791-18-6 | Kalsiyum içermeyen yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| Hassas Boru için Masterflex I/P Kolay Yüklemeli Pompa Başlığı, Beyaz PPS Muhafaza, SS Rotor | Masterflex | HV-77602-10 | Peristaltik Pompa Kafası. |
| Masterflex L/S Tezgah Üstü Kontrolörlü Hassas Modüler Sürücüler | Masterflex | EW-07557-00 | Yüksek tuzluluk oranına sahip deniz suyunu pompalamak için kullanılan peristaltik pompa tahriki. Protokolde açıklandığı gibi su akışını sağlayabilen herhangi bir peristaltik pompanın yerine kullanılabilir. |
| Masterflex L/S Hassas Pompa Hortumu, Platinle Kürlenmiş Silikon, L/S 16; Peristaltik pompa için 25 ft | Masterflex | HV-96410-16 | Hortum. |
| Millex 33 mm PVDF 0.22 & mikro; m Steril RUO | Sigma-Aldrich | SLGVR33RS | Yapay deniz suyunu filtrelemek için kullanılır. |
| Nunc EasYFlask 75 cm2 Nunclon Delta Surface | Thermo Fisher Scientific | 156499 | Flask genellikle hücre kültürü için kullanılır, polip kültürü için kullanılır. |
| Orbital çalkalayıcı, Advanced 5000, VWR | VWR | 444-2916 | İnkübatör içinde kullanılan çalkalayıcı. |
| Percival İnkübatör - Hücre | şişelerinde tutulan mercanların bakımı için kullanılan | I-22VLPercival | NA | İnkübatörü.
| Plankton ağı 200 & mikro; m ağ boyutu | KC Danimarka | NA | Mercan polipleri içeren petri kaplarını kaplamak için kullanılır. |
| Potasyum Klorür | VWR Kimyasalları | 7447-40-7 | Kalsiyum içermeyen yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| ProQuatro Çok Parametreli Sayaç | YSI | 606950 | RADION |
| XR15 G5 PRO | Ecotech | NA | protokolüne göre tuzluluğu ölçmek için kullanılırAkvaryumda kullanılan ışıklar |
| Kızıldeniz Tuz Birinci sınıf, orta derecede Alkalinite | Kızıldeniz | NA | 40 PSU yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| Sodyum Bikarbonat | Sigma-Aldrich | 144-55-8 | Kalsiyum içermeyen yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| Sodyum Klorür | Sigma-Aldrich | S3014 | Kalsiyum içermeyen yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| Sodyum Sülfat Susuz | VWR Kimyasalları | 7757-82-6 | Kalsiyum içermeyen yapay deniz suyu hazırlamak için kullanılır. |
| TRD 112 termostat | Schego | NA | Akvaryumda kullanılan termostat |
| Turbelle Nanostream 6025 | Tunze | 6025 000 | Akvaryumda kullanılan pompalar |