X-ışını Microcomputed tomografi üzerinde dayalı Mısır Vaskular demetleri mikron çaplı fenotipleme teknikleri
9 Ekim 2018
Biz x-ışını soğurma kontrast Mısır doku sıradan microcomputed tomografi taramak için uygun geliştirmek için yeni bir yöntem sağlar. CT görüntüleri baz alınarak, biz görüntü işleme iş akışları için etkili bir şekilde Mısır Vaskular demetleri mikroskobik fenotipleri ayıklamak farklı Mısır malzeme bir dizi tanıtmak.
Bu yöntem, planlanan mikron ölçekli fenotileme teknikleri oluşturmak hızlı sorulara cevap olabilir. Mikro-BT tarama parçacıkları ve mısır vasküler demetleri için henotipik analiz yöntemi gibi. Bu tekniğin en büyük avantajı, örnek hazırlama, CT taraması ve protokollerin analizi ile mısır vasküler paketinin fenotipik özelliklerini araştırmak için yeni ve etkili yollar sağlamaktır.
Bu tekniğin etkileri sıradan mikro-CT tarama ve diğer bitki bilimleri uygulamalarını genişletir. Bu protokol kolayca kurutma prosedürü dehidratasyon gibi diğer bitki malzemeleri, karşılamak için değiştirilebilir. Başlamak için, kök, yaprak ve kök taze mısır bitkilerden toplamak.
Ve onları üç örnek gruba ayırın. Daha sonra, orta kök internod bir ila 1,5 santimetre lik bir segment kesmek için bir cerrahi bıçak kullanın. Aynı cerrahi bıçağı kullanarak, ana damar ile dikey yönde yaprağın maksimum genişliğinden 1/2 ila iki santimetrelik bir segment kesti.
Zemin kökünden 1/2 santimetrelik bir segment kesmek için cerrahi bıçağı kullanın. Bundan sonra, örnek segmentleri FAA çözeltisinde en az üç gün bekletin. Altı sıralı etanol gradyanlarda 30 dakika boyunca örnek segmentleri dehydrate.
Daha sonra bitki malzemelerini ilgili numune sepetlerine yerleştirin. Sepetleri hızlı bir şekilde karbondioksit kritik nokta kurutma sisteminin örnek hücresine aktarın. Kurutulmuş bitki malzemelerini iki gram katı iyot içeren 50 mililitrelik bir santrifüj tüpüne yerleştirin.
Daha sonra tüpleri 4-5 saat boyunca ışık geçirmez bir odaya yerleştirin. İlk olarak, CT tarama parametrelerini metin protokolüne göre ayarlayın. Daha sonra, kullanılan bitki malzemelerinin farklı boyut ve hacimlerine göre tarama aralıkları ayarlayın.
Ardından, görüntüleme pikselboyutlarını aşağıdaki gibi ayarlayın:Kök için iki mikrometre. Gövde için 6.77 mikrometre. Ve yaprak için 10 mikrometre.
Dilim görüntülerini yeniden oluşturmak için, ham CT verilerini 2K çözünürlükle CT dilim görüntülerine dönüştürmek için görüntü oluşturma yazılımı kullanın. İlk olarak, otomatik görüntüleme yazılımında farklı algoritma ardışık lıklarını başlatmayı sağlamak için organ türünü belirtin. Ardından, yöntem parametreleri düğmesini tıklatın ve ilk açılır kutuda mısır sapı veya mısır yaprağı seçin.
Veri yönetimi düğmesini tıklatın, çalışma dizini ayarlayın ve dizindeki tüm dilim görüntülerini içe aktarın. Ardından, görüntü ardışık hatlarına tek veya çok dilimli görüntüler seçin. Ardından, görüntünün piksel boyutunu belirleyin.
Yöntem parametreleri düğmesini seçin ve uygun edit öğesine görüntünün piksel boyutunu girin. Bundan sonra, seçilen dilim görüntülerinin tümü için vasküler demetlerin fenotipik özelliklerini otomatik olarak ayıklamak için fenotilik hesaplama düğmesini tıklatın. Bu analizlerin sonuçlarını metin veya CSV dosyası olarak çıktılamak için istatistiksel analiz düğmesini tıklatın.
Mısır köklerinin yeniden oluşturulmuş görüntülerini içe aktarın ve doğru alan parametrelerini belirleyin. Ardından görüntüleri düzeltmek ve görüntü kalitesini artırmak için özyinelemeli gaussian aracını kullanın. Metaksim damarlarının 3Boyutlu segmentasyonunu gerçekleştirmek için eşik parametrelerini ayarlayın.
Bu bağlı her metaxylem gemi için tek tip bir renk etiketi oluşturacaktır. Daha sonra, morfolojibit yönünde kullanarak metaxilem kapları geliştirin ve tanımlayın ve sel doldurma işlemleri. Daha sonra, bir hacim görselleştirme ve damarların yüzey rekonstrüksiyonu gerçekleştirin.
Son olarak, 2B ve 3B seviyelerde bir geminin henotibik özelliklerini saymak ve ölçmek için maske istatistik aracını kullanın. Protokolde özetlenen analiz kullanılarak, mısır sapları, yaprakları ve köklerivasküler demetlerin henotibik özellikleri hesaplandı. Segmentasyon, yeniden yapılanma ve hacim görselleştirme sonuçları kullanılarak kök ve metaksim damarlarının oluşturulan 3Boyutlu görselleştirmesi oluşturuldu.
Uygun numune hazırlama protokolü, mısır sapı, yaprak ve kök için mikro-BT tarama kalitesini önemli ölçüde artırır. Mısır kökü ve yaprak için vasküler demetlerin fenotipik özelliklerini hızla çıkarmak için otomatik yayılan boru hattı ile. Ve kurulum ve mısır kökü için vasküler demetleri 3D phenotipic özelliklerini analiz etmek için işleme tarar.
Bu teknik, doğru ve hızlı henotypik kalifikasyon ve mısır vasküler demetleri belirlenmesi için pratik bir yol sağlar.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, mikrobilgisayarlı tomografi (mikro-BT) tarama süreçlerini geliştirmeyi amaçlayan, mısır dokusunda X-ışını absorbsiyon kontrastını artırmaya yönelik yeni bir yöntem sunmaktadır. Teknik, yapılandırılmış bir görüntüleme işleme iş akışı aracılığıyla ayrıntılı fenotipik değerlendirmeye olanak tanıyarak, mısırdaki vasküler demetlerin analizini etkili bir şekilde desteklemektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Araştırma Alanı
- Bitki bilimleri
- Mikroskopi ve görüntüleme teknikleri
- Fenotipik analiz
Arka Plan
- Mısırda vasküler demetlerin önemi
- Fenotiplemede geliştirilmiş görüntüleme tekniklerine duyulan ihtiyaç
- Geliştirilmiş mikro-BT taramanın potansiyel uygulamaları
Kullanılan Yöntemler
- Mikro-BT tarama
- Mısır bitkisi dokuları (gövde, yaprak, kök)
- Görüntü işleme iş akışları
Temel Sonuçlar
- Mısır vasküler demetlerinden fenotipik özelliklerin etkili bir şekilde çıkarılması
- İyileştirilmiş tarama kalitesi ve görüntüleme sonuçları
- Protokolün çeşitli mısır dokularına başarılı uygulaması
Sonuçlar
- Yöntem, mısır vasküler demetlerinin analizini önemli ölçüde geliştirmektedir.
- Bitki fenotipleme metodolojilerinin ilerletilmesindeki yararlılığını ortaya koymaktadır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önemi
Bitki anatomik yapılarının doğru şekilde nicelleştirilmesi, stres toleransı ve verimle ilişkili vasküler özelliklerin fenotipik taramasına olanak tanıyarak tarımsal biyoteknolojide hedef doğrulamasını destekler. Bu yöntem, mısır vasküler demetlerinin yüksek kapasiteli, mikron ölçekli fenotiplemesini sağlayarak erken keşif aşamasındaki öngörü güvenilirliğini artırır. Görüntüleme tabanlı özellik analizini, ürün geliştirme süreçlerinde öncü adayların belirlenmesindeki riskleri azaltmak için ölçeklenebilir bir araç olarak konumlandırır.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Besin taşınımı ve stres tepkisi ile ilişkili fonksiyonel özellikleri netleştirmek için vasküler demet mimarisinin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: 31 gövde/yaprak ve 33 kök fenotipik özelliğinin çıkarımını otomatikleştirerek manuel ölçüm değişkenliğini azaltır.
- Öngörücü Değer: Yüksek kalıtımlılığa ve çevresel dayanıklılığa sahip genetik hedefleri önceliklendirmek için vasküler özelliklerin fenotipik taramasını destekler.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: Genotipler arasında tekrarlanabilir özellik karşılaştırmaları için standardize edilmiş 2D ve 3D vasküler metrikler (hacim, yüzey alanı) üretir.
- Operasyonel Değer: Yüksek içerikli fenotipik tarama için ölçeklenebilir görüntüleme analizleri oluşturmak amacıyla mikro-CT iş akışlarıyla entegre olur.
- Analiz Hazırlığı: Alt akıştaki istatistiksel analizleri ve makine öğrenimi entegrasyonunu mümkün kılan CSV formatlı özellik verileri çıktıları sağlar.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Translasyonel Süreklilik: Keşif aşamasındaki vasküler fenotiplemeyi, kuraklık ve azot kullanım etkinliği özelliklerinin preklinik değerlendirmesiyle ilişkilendirir.
- Mekanistik Risk Azaltma: Hedef doğrulamadaki belirsizliği azaltmak için vasküler demetlerdeki yapı-fonksiyon ilişkilerini netleştirir.
- Biyobelirteç Uyumu: Damar morfolojisi metrikleri, vasküler bütünlük ve hidrolik iletkenlik için translasyonel biyobelirteçler olarak hizmet eder.
İş Akışı ve Süreç Entegrasyonu
Bu yöntem, ürün biyoteknoloji programlarında hedef seçimini ve öncü bileşik optimizasyonunu bilgilendiren vasküler özellik analizine olanak tanıyarak, keşiften preklinik aşamaya kadar olan sürekliliğe uyum sağlar.
- Keşif Biyolojisi: Demet yoğunluğu ve morfolojisinin otomatik fenotiplemesi aracılığıyla vasküler gelişim genlerinin hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Mutant kütüphanelerinin veya doğal varyasyon panellerinin taranması için nicel, tekrarlanabilir vasküler özellikler sunar.
- Analitik: Karşılaştırmalı durum analizine olanak sağlamak için vasküler özelliklerin istatistiksel çıktılarını (ortalama, varyans, dağılım) sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Gövde/yaprak/kök vasküler fenotiplerini, stres koşulları altındaki tüm bitki performansı ile ilişkilendirir.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Vasküler özellik standardizasyonu için tek çenekli türler genelinde uygulanabilir, yeniden kullanılabilir bir görüntüleme protokolü oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Otomatik ve yüksek çözünürlüklü özellik çıkarımı yoluyla fenotipik gürültüyü azaltarak hedef doğrulamadaki öngörü güvenilirliğini artırır.
- Operasyonel Değer: Laboratuvar genelinde tekrarlanabilirlik sağlamak için gövde, yaprak ve kök dokularında örnek hazırlama ve görüntüleme parametrelerini standartlaştırır.
- Stratejik Değer: Nicelleştirilmiş belirsizlik içeren erken evre vasküler fenotip verileri sağlayarak özellik boru hatlarındaki devam/durdur kararlarını iyileştirir.
- Portföy Etkisi: Vasküler özellik stabilitesi ve kalıtılabilirlik tahminlerine dayanarak genetik hedeflerin riskle uyumlu şekilde ilerletilmesine olanak tanır.
Uygulama Hususları
- Bitki anatomisi, mikro-BT kullanımı ve görüntü analiz hatlarında uzmanlık gerektirir.
- Ayarlanabilir voksel çözünürlüğüne (2–10 μm) sahip mikro-BT tarayıcılara ve rekonstrüksiyon yazılımlarına erişim gereklidir.
- Laboratuvarlar arasında FAA fiksasyonu, etanol dehidrasyonu ve iyot kontrast protokollerinin standardizasyonu gereklidir.
- Segmentasyon eşiklerinin mısır dışındaki farklı vasküler tiplere ve türlere uyarlanması gerekir.
- Santrifüj tüplerindeki örnek boyutu kısıtlamaları ve yoğun dokular için boyama süresi ile sınırlıdır.
Biopharma SSS
Chapters in this video
0:04
Title
0:52
Sample Preparation Protocol
2:19
Micro-CT Scanning Protocol
3:03
"Image Analysis for a Single CT Imageof a Maize Stem or Leaf"
4:06
Image Analysis Protocol for CT Image Series of a Maize Root
5:09
Results: Phenotypic Traits of Vascular Bundles in Maize Stems, Leaves, and Roots Computed
5:35
Conclusion
