Valutazione dei tratti strutturali in Triticum aestivum e Zea mays per la differenziazione fotosintetica C3 e C4 utilizzando sezioni a mano libera e semisottili

Riepilogo

La valutazione delle differenze anatomiche tra le sezioni trasversali delle foglie C₃ e C₄ aiuta a comprendere l'efficienza della fotosintesi. Questo articolo descrive la preparazione e l'esame delle sezioni trasversali delle foglie a mano libera e semisottili, insieme alle avvertenze nella preparazione per le specie di colture Triticum aestivum e Zea mays.

Abstract

La maggiore efficienza della fotosintesi del C₄ , rispetto al meccanismo del C₃ , deriva dalla sua capacità di concentrare il CO₂ nelle cellule della guaina del fascio. L'efficacia della fotosintesi del C₄ e l'efficienza intrinseca nell'uso dell'acqua sono direttamente collegate alla quota di cellule fogliari del mesofillo e del fascio, alle dimensioni e alla densità delle guaine dei fasci e alle dimensioni, alla densità e allo spessore della parete cellulare delle cellule della guaina del fascio. L'analisi microscopica rapida di questi caratteri può essere eseguita su sezioni a mano libera e semi-sottili utilizzando la microscopia ottica convenzionale, fornendo preziose informazioni sull'efficienza fotosintetica nelle colture C₄ mediante l'identificazione e l'esame di specifici tipi di cellule. Inoltre, vengono mostrati gli errori nella preparazione di sezioni a mano libera e semisottili che influiscono sulle misurazioni anatomiche e sulle diagnosi del tipo di cellula, nonché come evitare questi errori. Questo approccio microscopico offre un mezzo efficiente per raccogliere informazioni sull'acclimatazione fotosintetica alle variazioni ambientali e aiuta nella rapida selezione delle colture per i climi futuri.

Introduzione

La fotosintesi è un processo fondamentale in cui l'energia luminosa viene convertita in energia chimica, fungendo da pietra angolare delle reti trofiche terrestri. La maggior parte delle piante segue la via della fotosintesi C₃, in cui il prodotto fotosintetico primario è il composto a tre atomi di carbonio glicerato 3-fosfato. La fotosintesi del C₃ si è evoluta oltre 2 miliardi di anni fa nell'atmosfera ricca di CO₂ e povera di O₂¹. L'enzima fotosintetico chiave ribulosio 1,5 bisfosfato carbossilasi/ossigenasi (Rubisco), che si è evoluto in queste condizioni, non è ottimale per le attuali condizioni ....

Protocollo

1. Condizioni di crescita delle piante

1. Selezionare il frumento (Triticum aestivum L. Var. Winter Wheat, "Fredis") e il mais (Zea mays L. Var. Saccharata, "Golden Bantam") come piante rappresentative rispettivamente di C₃ e C₄ . Coltiva entrambe le specie vegetali in una camera di crescita a temperatura controllata dai semi.
2. Mantenere l'umidità relativa al 55% con la temperatura dell'aria a 25 °C/18 °C (giorno/notte) con un periodo di luce di 12 ore. Mantenere la densità del flusso di fotoni fotosintetici (Q) sulla superficie della pianta a 1200 μmol/m²/s per rappresentare le loro c....

Discussione

In questo articolo, discutiamo i metodi quantitativi e qualitativi per misurare l'anatomia delle foglie e i modi in cui possono essere ottimizzati. Inoltre, la metodologia viene applicata a specie di colture rappresentative in modo da determinare quali tratti anatomici sono più utili per distinguere tra sezioni trasversali C₃ e C₄ . Comprendere questi tratti è essenziale poiché le specie ibride, denominate fotosintesi C₂ , stanno diventando una via di ricerca più promettente. Al momen.......

Materiali

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