تقييم الصفات التركيبية في Triticum aestivum و Zea mays ل C3 و C4 تمايز التمثيل الضوئي باستخدام مقاطع اليد الحرة وشبه الرفيعة

Summary

يساعد تقييم الاختلافات التشريحية بين المقاطع العرضية للأوراق C₃ و C₄ على فهم كفاءة التمثيل الضوئي. تصف هذه الورقة تحضير وفحص المقاطع العرضية للأوراق الحرة وشبه الرقيقة ، جنبا إلى جنب مع المحاذير في التحضير لأنواع المحاصيل Triticum aestivum و Zea mays.

Abstract

تنشأ الكفاءة المعززة لعملية التمثيل الضوئي C₄ ، مقارنة بآلية C₃ ، من قدرتها على تركيز CO₂ في خلايا غلاف الحزمة. ترتبط فعالية التمثيل الضوئي C₄ وكفاءة استخدام المياه الجوهرية ارتباطا مباشرا بحصة خلايا الميزوفيل وأوراق الحزمة ، وحجم وكثافة أغلفة الحزمة ، وحجم وكثافة وسمك جدار الخلية لخلايا غلاف الحزمة. يمكن إجراء التحليل المجهري السريع لهذه السمات على أقسام اليد الحرة وشبه الرقيقة باستخدام المجهر الضوئي التقليدي ، مما يوفر معلومات قيمة حول كفاءة التمثيل الضوئي في محاصيل C₄ عن طريق تحديد وفحص أنواع معينة من الخلايا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم عرض الأخطاء في إعداد المقطع الحر وشبه الرقيق التي تؤثر على القياسات التشريحية وتشخيصات نوع الخلية ، وكذلك كيفية تجنب هذه الأخطاء. يوفر هذا النهج المجهري وسيلة فعالة لجمع الأفكار حول تأقلم التمثيل الضوئي مع التباين البيئي ويساعد في الفحص السريع للمحاصيل للمناخات المستقبلية.

Introduction

التمثيل الضوئي هو عملية أساسية حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية ، بمثابة حجر الزاوية في الشبكات الغذائية الأرضية. تتبع معظم النباتات مسار C₃ لعملية البناء الضوئي؛ حيث يكون ناتج البناء الضوئي الأساسي هو مركب الجليسرات 3-فوسفات ثلاثي الكربون. تطور التمثيل الضوئي C₃ منذ أكثر من ملياري سنة في الغلاف الجوي بكثرة في CO₂ ومنخفضة في O₂¹. إنزيم التمثيل الضوئي الرئيسي ريبولوز 1,5 ثنائي فوسفات كربوكسيلاز / أكسجيناز (روبيسكو) ، الذي تطور في ظل هذه الظروف ، هو دون المستوى الأمثل_{لظروف O 2 المنخفضة} الحالية المنخفضة CO 2 حيث يتفاعل بشكل تنافسي مع O₂ ، مما يؤدي إلى بدء ال....

Protocol

1. ظروف نمو النبات

1. حدد القمح (Triticum aestivum L. Var. القمح الشتوي ، "فريديس") والذرة (Zea mays L. Var. Saccharata ، "Golden Bantam") كنباتات تمثيلية C₃ و C₄ ، على التوالي. قم بزراعة كلا النوعين النباتيين في غرفة نمو يتم التحكم فيها بيئيا من البذور.
2. حافظ على الرطوبة النسبية عند 55٪ مع درجة حرارة الهواء عند 25 درجة مئوية / 18 درجة مئوية (ليلا / نهارا) مع فترة إضاءة تبلغ 12 ساعة. الحفاظ على كثافة تدفق الفوتون الضوئي (Q) على سطح النبات عند 1200 μmol / m² / s لتمثيل ظروف نموها الطبيعية. تنمو جميع النباتات في تركيز CO₂ المحيط من 400 μmol / mol.
3. سقي النباتات^كل....

النتائج

يوضح الشكل 1 أ الاتجاه الصحيح لتقسيم الورقة لكل من التقسيم الطازج والفحص المجهري الضوئي. يمكن رؤية طريقة قطع المقاطع الطازجة باستخدام ماكينة حلاقة أحادية الجانب وصفيحة شمع الأسنان في الشكل 1 ب. الأقسام الناتجة موضحة في الشكل 1C.

Discussion

في هذه المقالة ، نناقش كلا من الطرق الكمية والنوعية لقياس تشريح الأوراق والطرق التي يمكن من خلالها تحسينها. علاوة على ذلك ، يتم تطبيق المنهجية على أنواع المحاصيل التمثيلية لتحديد السمات التشريحية الأكثر فائدة في التمييز بين المقاطع العرضية C₃ و C₄ . يعد فهم هذه السمات أمرا ضروري?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Disodium hydrogen phosphate dihydrate (Na2HPO42H2O) pure	PENTA, CZ	10028-24-7
Embedding Film, 7.8 mil Thick, 8 x 12.5, (203 x 318mm)	ACLAR, US	10501-10
Ethanol, abs. 100% a.r.	Chem-Lab NV, BE	CL00.0505.1000	Danger: Highly inflammable liquid and vapour.
EVOS Invitrogen FL Auto 2 Imaging System	Thermo Fisher Scientific, US
Flat Embedding PTFE Mold with Metal Frame, 16 cavities	PELCO, US	10501
Glass vial 2 ml	VWR Life Science, US	548-0045
Glutaraldehyde 50% solution	VWR Life Science, US	23H2856331	Danger: Fatal if inhaled. Toxic if swallowed. Causes severe skin burns and eye damage. May cause respiratory irritation. Wear protective gloves, protective clothing, eyes and face protection.
Histo diamond knife	Diatome, US
LEICA EM UC7	Leica Vienna, AT
LR White resin hard grade	Electron Microscopy Sciences, US	14383	Danger: Causes skin irritation. Causes severe eye irritation May cause respiratory irritation. May cause drowsiness or dizziness Wear protective gloves, protective clothing, eyes and face protection.
Microscope slides	Normax, PT	5470308A
Nikon Eclipse E600 and Nikon DS0Fi1 5 MP	Nikon Corporation, JP
Osmium Tetroxide (OsO4)	Agar Scientific Ltd, GB	R1019	Danger: Fatal if swallowed, in contact with skin or if inhaled. Causes severe skin burns and eye damage Wear double protective gloves, protective clothing, eyes and face protection.
Pipette and pipette tips	Thermo Scientific, FI	KJ16047
Sodium dihydrogen phosphate dihydrate (NaH2PO4 . 2H2O) pure	PENTA, CZ	13472-35-0
Syringe 10 ml	Ecoject, DE	20010
Toluidine blue, general purpose grade	Fisher Scientific, GB	2045836