Aprovechamiento de la micro-tomografía computarizada para analizar las interacciones parásitas planta-huésped

Resumen

Micro-CT es una herramienta no destructiva que puede analizar estructuras de plantas en tres dimensiones. El presente protocolo describe la preparación de la muestra para aprovechar la micro-TC para analizar la estructura y función de las plantas parásitas. Se utilizan diferentes especies para resaltar las ventajas de este método cuando se combina con preparaciones específicas.

Resumen

La micro-tomografía computarizada se ha convertido en una herramienta establecida en la investigación de la estructura y función de la planta. Su naturaleza no destructiva, combinada con la posibilidad de visualización tridimensional y seccionamiento virtual, ha permitido un análisis novedoso y cada vez más detallado de órganos vegetales complejos. También se pueden explorar las interacciones entre las plantas, incluso entre las plantas parásitas y sus huéspedes. Sin embargo, la preparación de la muestra antes del escaneo se vuelve crucial debido a la interacción entre estas plantas, que a menudo difieren en la organización y composición del tejido. Además, la amplia diversidad de plantas con flores parásitas, que van desde cuerpos vegetativos altamente reducidos hasta árboles, hierbas y arbustos, debe considerarse durante el muestreo, tratamiento y preparación del material parásito-huésped. Aquí se describen dos enfoques diferentes para introducir soluciones de contraste en el parásito y / o plantas huésped, centrándose en el análisis del haustorio. Este órgano promueve la conexión y la comunicación entre las dos plantas. Siguiendo un enfoque simple, los detalles de la organización del tejido del haustorio se pueden explorar tridimensionalmente, como se muestra aquí para las especies parásitas eufitoides, vid y muérdago. La selección de agentes contrastantes específicos y los enfoques de aplicación también permiten la observación detallada de la propagación del endoparásito dentro del cuerpo del huésped y la detección de la conexión directa de vaso a vaso entre el parásito y el huésped, como se muestra aquí para un parásito de raíz obligado. Por lo tanto, el protocolo discutido aquí se puede aplicar a la amplia diversidad de plantas con flores parásitas para avanzar en la comprensión de su desarrollo, estructura y funcionamiento.

Introducción

La tomografía microcomputarizada de rayos X de alta resolución (micro-TC) es un método de imagen en el que se registran múltiples radiografías (proyecciones) de una muestra desde diferentes ángulos de visión y luego se utilizan para proporcionar una reconstrucción virtual de la muestra¹. Este objeto virtual puede ser analizado, manipulado y segmentado, permitiendo la exploración no destructiva en tres dimensiones². Inicialmente diseñado para análisis médicos y más tarde para aplicaciones industriales, el micro-CT también ofrece la ventaja de visualizar órganos y tejidos internos sin necesidad de procedimientos invasivos<

Protocolo

1. Selección de muestras de plantas parásitas

1. Recolectar todo el haustorio de la planta parásita, incluido el tallo / raíz del huésped adjunto y los segmentos de los extremos proximal y distal del órgano huésped parasitado; La longitud ideal de cada segmento equivale al doble del diámetro del haustorio.
   NOTA: Para los haustorios laterales, incluya parte del tallo/raíz madre del parásito a partir del cual se formó el haustorio (Figura 1A, B, D). Para los endoparásitos, recolecte un segmento del tallo/raíz del huésped en el que los signos del parásito sean visibles (Figura

Resultados

El haustorio de plantas parásitas es un órgano complejo que comprende diferentes tejidos y tipos celulares que se entrelazan y conectan con los tejidos de otra planta, utilizada como huésped²⁰. La micro-tomografía computarizada se puede aprovechar para comprender mejor esta compleja estructura de una manera no destructiva y tridimensional cuando se analizan haustorios pequeños (Figura 1A-C) y grandes (Figura 1D, E

Discusión

El uso de soluciones de metales pesados para mejorar el contraste del tejido vegetal se ha convertido en un paso crucial en la preparación de muestras para el análisis de micro-TC. Varios compuestos comúnmente disponibles en los laboratorios de micromorfología vegetal han sido probados por Staedler et al., quienes recomiendan el uso de fosfotungato como el agente más efectivo para penetrar muestras y aumentar el índice de contraste⁸. Los resultados obtenidos aquí en el análisis del haustor...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D X-ray microscope (XRM) system		Zeiss Versa 620	used to scan Pyrularia pubera
3D X-ray microscope + A2:D22	Zeiss	Versa 620	Used for scanning the species P. pubera
CT-Pro 3D software	Nikon	version XT 3.1.11	Used for three-dimensional reconstruction of scans
CT-Vox software	Bruker	version 3.3.1	Used for analyses and acquisition of images and videos
Dragonfly software	Object Research Systems - ORS	version	Used for analyses and acquisition of images and videos
Glass vials	Glass Vials Inc. SE	V2708C-FM-SP	Sold by VWR - USA; make sure that vials are able to withstand vacuum at ca. 10 psi
Inspect-X	Zeiss	version XT 3.1.11	Used for controlling the Nikon X-Tek HMXST225 system
Iodine solution 0.0282 N	WR Chemicals BDH	BDH7422-1	Sold by VWR - USA
Lead Nitrate II PA 500 g	Vetec	361.08	Sold by SPLab
Microtomography scanner	Bruker	Skyscan1176	Used for scanning the species C. americana, S. martianus, and S. fungiforme
Microtomography scanner	Nikon	X-Tek HMXST225	Used for scanning the species V. minimum
NRecon software	Bruker	version 1.0.0	Used for three-dimensional reconstruction
Phosphotungstic acid hydrate 3% in aqueous solution	Electron Microscopy Sciences	101410-756	Sold by VWR - USA
Plastic film (Parafilm)	Heathrow Scientific	PM996	Sold by VWR - USA
Plastic IV bag 500 mL	Taylor	3478	Sold by Fibra Cirurgica Produtos para Saude
PVC tubing 3/4''	Nalge Nunc International	SC63013-164	Sold by VWR - USA
Scanning system		Nikon X-Tek HMXST225	used to scan Viscum minimum
Scanning system		Bruker Skyscan 1176	used to scan C. americana
Scout-and-ScanTM software	Zeiss	version 16	Used for controlling the Zeiss Versa 620 system and for three-dimensional reconstruction of scans
Three-way valve	ToToT	DMTWVS-5	Sold by Amazon USA
Two-part syringe	HSW Henke-Ject	4850001000	Used without the plunger
Vacuum chamber	Binder	80080-434	Sold by VWR - USA; includes pump and connecting tubes
VG Studio Max software	Volume Graphics	version 3.0	Used for analyses and acquisition of images and videos