הערכת תכונות מבניות ב- Triticum aestivum ו - Zea mays עבור התמיינות פוטוסינתטית C3 ו- C4 באמצעות חתכים חופשיים ודקים למחצה

Summary

הערכת ההבדלים האנטומיים בין חתכי העלים C₃ ו- C₄ מסייעת להבין את יעילות הפוטוסינתזה. מאמר זה מתאר הכנה ובדיקה של חתכי עלים חופשיים ודקים למחצה, יחד עם האזהרות בהכנה למיני היבול Triticum aestivum ו-Zea mays.

Abstract

היעילות המשופרת של פוטוסינתזה C₄ , בהשוואה למנגנון C₃ , נובעת מיכולתו לרכז_CO2 בתאי מעטפת צרור. היעילות של פוטוסינתזה C₄ ויעילות השימוש הפנימי במים קשורות ישירות לחלקם של תאי עלי מזופיל וצרור, גודל וצפיפות של נדן צרור, וגודל, צפיפות ועובי דופן התא של תאי מעטפת צרור. ניתוח מיקרוסקופי מהיר של תכונות אלה יכול להתבצע על מקטעים חופשיים ודקים למחצה באמצעות מיקרוסקופ אור קונבנציונלי, ומספק מידע רב ערך על יעילות פוטוסינתטית בגידולי C₄ באמצעות זיהוי ובחינה של סוגי תאים ספציפיים. בנוסף, מוצגות טעויות בהכנת חתך חופשי וחצי דק המשפיעות על מדידות אנטומיות ואבחנות סוג התא, כמו גם כיצד להימנע משגיאות אלה. גישה מיקרוסקופית זו מציעה אמצעי יעיל לאיסוף תובנות על הסתגלות פוטוסינתטית לשונות סביבתית ומסייעת בסינון מהיר של יבולים לאקלים עתידי.

Introduction

פוטוסינתזה היא תהליך בסיסי שבו אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית, ומשמשת כאבן הפינה של רשתות טרופיות יבשתיות. רוב הצמחים עוקבים אחר מסלול C₃ של פוטוסינתזה, שבו המוצר הפוטוסינתטי העיקרי הוא תרכובת שלושת הפחמן גליצראט 3-פוספט. פוטוסינתזה C₃ התפתחה לפני יותר מ-2 מיליארד שנה באטמוספירה השופעת_CO2 ונמוכה ב-O₂¹. האנזים הפוטוסינתטי העיקרי ריבולוז 1,5 ביספוספט קרבוקסילאז/אוקסיגנאז (רוביסקו), שהתפתח בתנאים אלה, אינו אופטימלי לתנאי CO₂ גבוהים O₂ הנוכחיים מכיוון שהוא מגיב באופן תחרותי עם O₂, ומתחיל פוטו-נשימה². פוטו-נשימה היא מסלול בזבזני שצורך אנרגיה במקום ....

Protocol

1. תנאי גידול הצמח

1. בחר חיטה (Triticum aestivum L. Var. Winter Wheat, "Fredis") ותירס (Zea mays L. Var. Saccharata, "Golden Bantam") כצמחים מייצגים C₃ ו- C₄ , בהתאמה. לגדל את שני מיני הצמחים בתא גידול מבוקר סביבה מזרעים.
2. שמור על לחות יחסית ב 55% עם טמפרטורת האוויר ב 25 °C / 18 °C (יום/לילה) עם תקופת אור 12 שעות. שמור על צפיפות שטף פוטונים פוטוסינתטי (Q) על פני השטח של הצמח ב 1200 μmol/m²/s כדי לייצג את תנאי הגידול הטבעיים שלהם. לגדל את כל הצמחים בריכוז_CO2 סביבתי של 400 μmol/mol.
3. השקו צמחים^{כל יומיים} במים מזוקקים ודישנו עם התמיסה של Hoagland 10 ימים לאח....

תוצאות

איור 1A מראה את הכיוון הנכון לחיתוך העלה הן עבור חתך טרי והן עבור מיקרוסקופ אור. את השיטה לחיתוך מקטעים טריים באמצעות סכין גילוח חד-צדדי ויריעת שעווה דנטלית ניתן לראות באיור 1B. המקטעים המתקבלים מוצגים באיור 1C.

איור 2.......

Discussion

במאמר זה נדון הן בשיטות הכמותיות והן בשיטות האיכותיות למדידת אנטומיה של עלים ובדרכים שבהן ניתן לייעל אותן. יתר על כן, המתודולוגיה מיושמת על מיני יבולים מייצגים כדי לקבוע אילו תכונות אנטומיות הן השימושיות ביותר בהבחנה בין חתכי C₃ ו- C₄ . הבנת תכונות אלה חיונית ככל שמינים היברידיים.......

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