We thank Donna Epps, histologist at Institute for Genomic Biology, University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC), for her capable technical assistance in sample preparation and sectioning. This work was supported by a research grant to B.W. Fouke from the Office of Naval Research (N00014-00-1-0609). In addition, C.A.H. Miller received grants from the UIUC Department of Geology Wanless Fellowship, UIUC Department of Geology Leighton fund and UIUC Department of Geology Roscoe Jackson fieldwork fund. Interpretations presented in this manuscript are those of the authors and may not necessarily represent those of the granting institutions. We also thank the Caribbean Research and Management of Biodiversity (Carmabi) laboratory on Cura&#231;ao for their support and collaboration in collecting the coral tissue biopsy samples. We thank Claudia Lutz, IGB Media Communication Specialist for her able language correction.

注：試薬シリアルブロックフェイスイメージングサンゴのサンプルのために準備する 1 Preinfiltrationワックス<ol><li>ガラスビーカー中でステアリンフレーク3.6gのメルト。ホットプレート（60〜70℃）でよく混ぜる。 </li><li>スーダンIVの400 mgの追加（ワックスバックグラウンド蛍光を最小限にするため）。よく混ぜ、赤い半透明の溶液が得られるまで待つ。 </li><li> 96ミリリットルホット溶融パラフィン（100％）を加え、よく混ぜる。 </li></ol> 1.2）埋め込みワックス<ol><li>ガラスビーカーにステアリンフレーク7.2gの溶融し、ホットプレート（60〜70℃）でよく混ぜる。 </li><li>スーダンIVの0.8グラムを追加します。よく混ぜ、赤い半透明の溶液が得られるまで待つ。 </li><li>パラフィン顆粒（162グラム）を追加し、パラフィンが完全に溶けるまで混ぜる。 </li><li>白い粒状VYBARの30グラムを加え、同じビーカーに完全に溶融。溶けたら、混ぜる。 </li><li>緩く蓋をガラスボトルを閉じます。 60℃の対流OVにガラス瓶を置きエンは、液体状態で成分を維持する。このオーブン内のすべての浸潤を実施する。 </li><li>各100mlの二枚のガラスボトルに200mlの赤いワックスの総容量を分割します。最終的な埋め込みのために1浸潤分量やその他を使用してください。 </li></ol> 1.3）シリアルブロックフェイスイメージング用埋め込みコーラル組織<ol><li>リン酸緩衝生理食塩水（3×5分）でサンゴのポリープフィールド（SIビデオ1）に回収し、（パラホルムアルデヒド中で4〜5℃で3〜6ヶ月）を記憶を洗浄したときに画像化することができる状態に脱灰。 24時間以上のポリープは、 炭酸カルシウムを全く欠いているようになるまでExCal溶液中のポリープを脱灰。サンプルを脱水する1倍キシレン代替が続く、25、50、75、および100％エタノール系に単一のブロックなど、いくつかの脱灰サンゴのポリープをインキュベートする。 </li><li> 100％のキシレン代替品を含有する予熱した65℃のオーブン内で処理ポリープを置きます。チャンギ二回30分間インキュベートする新鮮な溶液にngの。ポリープの上部が下方に面しており、上面はできるだけ平坦であるような方法で、ポリープを方向付ける。 </li><li> 1,1：1,1：2の溶液を作る2キシレン代用し、50mlファルコンチューブ内preinfiltrationワックス（ステップ1.1）。 </li><li> 30〜60分ごとに時間を100％のpreinfiltrationワックス中3倍インキュベートしpreinfiltrationワックスのこれら三つの濃度を増加させ、サンゴのポリープをインキュベートする。 </li><li>注：試料の厚さに応じて、ステップは1.3.1-1.3.5より長い期間を増加させることができる。 </li><li> 100％preinfiltrationワックス中3倍のインキュベーションの後（ステップ1.2.6を参照）ワックスを埋め込むにサンプルを移動します。 </li><li> 30分後に埋め込むワックスを削除します。新鮮な埋め込みワックスで交換して、65℃で4時間の最小インキュベーションを続ける。 </li></ol> 1.4）赤ワックスに埋め込み<ol><li> （ステンレス白ろうが配置されるトレイとサムの上にブロックを撮影PLE）が配置されます。一度ワックスに埋め込ま埋め込む赤いワックスが不透明であるように、サンプルの位置が不可視になるために必要です。 </li><li>金型を埋め込む新しい予熱したステンレス鋼を中心に高融点ワックスの小滴を置き、冷却します。ステップ1.2.6で述べたように、第2の容器から新鮮に溶け埋め込むワックスを少量を注ぐ。 </li><li>ワックスは、プラスチック金型の表面まで来るように位置白蝋ドットの上に迅速に下向きにサンゴポリープは、次にステンレス鋼トレイにプラスチック製の試料ホルダを配置し、さらに埋め込みワックスを注ぐ。 </li><li> 65℃のオーブンの中から全体のセットアップを取り、ワックスが完全に硬化するまで、それがベンチや冷たい表面上で冷まします。 </li><li>これは一日か二日に6時間までかかる場合があります。長期保存のため、光から保護し、4℃で冷蔵庫内で乾燥さのブロックを、配置する。 </li></ol> 1.5）シリアルブロックフェイスのセットアップでセクショニング<ol><li> Trはブロックイムとミクロトームを使用して1μmのセクションをカット。彼らが粉のようになるようにセクションを収集することはありません。私たちが唯一のブロック面を画像化していることを覚えておいてください。白ろうが消え始めるとサンプルが表示されます。 </li><li>サンプルのセクションが削除されるたびに含まれている滑らかなブロック面の画像を取り込む。サンゴポリープはSIのビデオ2のように消えるまで続けます。 </li><li>録音/色素胞/サンゴポリープの自家蛍光をピックアップして、FITC蛍光フィルターを使用して白黒カメラで画像をキャプチャします。それぞれの種からの画像3-4脱灰のコアを。 </li></ol>二光子蛍光顕微鏡下では2イメージングサンゴ<ol><li>とすぐに、彼らは水の下で収穫されるように、それぞれがコレクション（海岸）の部位で4％パラホルムアルデヒド中で、直径約​​インチの周り10〜12ポリープを含む、サンゴポリープコアを修正しました。 </li><li>イメージングまで、4℃でサンプルを保管してください。洗浄されたコアは、目に配置されます逆さまにカバーガラスボトムディッシュでの電子と同じ溶液（0.17ミリメートルの厚さ）。 </li><li> 10X（0.3 NA）対物レンズを用いて780nmで励起、画像2の異なる倍率（デジタルズーム）で3〜4ポリープで2光子レーザーを使用した。形状および高さは試料（1〜2 mm）とし、撮像深度との間で変化するサンゴポリープはまた、結像対物レンズの作動距離によって制限される。 </li><li> XYでの焦点面あたりの画像と50〜100の画像は/ 5,000〜10,000の画像を中心に、合計10または20ミクロン間隔でのz軸を約25〜100（5×5または10×10のタイル）を収集するタイルスキャンモードを使用してくださいサンゴポリープ。 </li><li>コアとサンゴ種を表すためのイメージ三から四ポリープエリア。注：画像取得時間は2-5時間/ポリープエリアとの間で変化する。 </li><li> LSM 5は、3D画像解析およびレンダリングソフトウェアで、3Dレンダリングなどのシステムのハードディスクに、生データ形式ですべての画像を保存してください。 </li></ol> 3次元ボリュームレンダリングとVisualizatioSBFIのnおよび二光子分光蛍光データ<ol><li>収集ソフトウェア（8ビットフォーマットでファイルを保存することにより、ファイルサイズを小さくする）プログラム正方形トリミングツールを使用して、単一のポリープに着目してファイルサイズを小さくし、単一のTIFFファイルとしてコンパイルする2Dデータをトリミング。 </li><li> Imarisがボリュームアルゴリズムの下にモジュールを突破プログラム内SBFIデータの組み立てファイル（ステップ1.5.1収集）または（ステップ2.1.4収集）2光子光学切片のタイル張りの複数のz-スタックを開きます。 </li><li>影の投影を使用して3DでレンダリングSBFIデータを投影。ボクセルは、固体表面パターン（SIビデオ3）を作成するために閾値処理された等値面モードを作成します。 </li><li>サンゴの3D構造と形状を明らかにするためにxz平面、XYでのクリッピング平面のアルゴリズムを使用して3D突起とyz平面の直交モードを可視化する。 </li><li>同じImarisプログラム（SI Viには 、キーフレームアニメーションモジュールを使用して予測をアニメーションDEOS 3-7）。 </li><li> 5％の圧縮でビデオファイルを生成し、ボリュームを使用してのAVI形式のムービークリップを生成する（SIビデオ4および6）、3Dおよび等値面のモダリティ（SIビデオ5,7）。 </li></ol>

<ol>
	<li>Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G. -. K., Tignor, M., Allen, S. K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., Midgley, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. , 1535 (2013).</li><li>Buddemeir, R. W., Kleypas, J. A., Aronson, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Coral Reefs &amp; Global Climate Change: Potential Contributions of Climate Change to Stresses on Coral Reef Ecosystems). 46, (2004).</li><li>Wilkinson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Status of coral reefs of the world. , 1-2 (2004).</li><li>Lough, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Climate+records+from+corals.">Climate records from corals.</a> WIREs Clim. Chang. 1, 318-331 (2010).</li><li>Harvell, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tropical+Archaea:+diversity+associated+with+the+surface+microlayer+of+corals.">Tropical Archaea: diversity associated with the surface microlayer of corals.</a> Mar. Ecol. Prog. Ser. 273, 81-88 (2004).</li><li>Rosenberg, E., Loya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Coral Health and Disease. , (2004).</li><li>Rohwer, F., Breitbart, M., Jara, J., Azam, F., Knowlton, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+of+bacteria+associated+with+the+Caribbean+coral+Montastrea+franksi.">Diversity of bacteria associated with the Caribbean coral Montastrea franksi.</a> Coral Reefs. 20, 85-91 (2001).</li><li>Frias-Lopez, J., Zerkle, A. L., Bonheyo, G. T., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partitioning+of+bacterial+communities+between+seawater+and+healthy,+black+band+diseased,+and+dead+coral+surfaces.">Partitioning of bacterial communities between seawater and healthy, black band diseased, and dead coral surfaces.</a> Appl. Environ. Microbiol. 68, 2214-2228 (2002).</li><li>Stanley, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evolution+of+modern+corals+and+their+early+history.">The evolution of modern corals and their early history.</a> Earth Sci. Rev. 60, 195-225 (2003).</li><li>Piggot, A. M., Fouke, B. W., Sivaguru, M., Sanford, R., Gaskins, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Change+in+zooxanthellae+and+mucocyte+tissue+density+as+an+adaptive+response+to+environmental+stress+by+the+coral+Montastraea+annularis.">Change in zooxanthellae and mucocyte tissue density as an adaptive response to environmental stress by the coral Montastraea annularis.</a> Mar. Biol. 156, 2379-2389 (2009).</li><li>Stanley, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosymbiosis+and+the+evolution+of+modern+coral+reefs.">Photosymbiosis and the evolution of modern coral reefs.</a> Evolution. 1, 3 (2006).</li><li>Gordon, B. R., Leggat, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Symbiodinium&#8212;Invertebrate+Symbioses+and+the+Role+of+Metabolomics.">Symbiodinium&#8212;Invertebrate Symbioses and the Role of Metabolomics.</a> Mar. Drugs. 8, 2546-2568 (2010).</li><li>Schlichter, D., Weber, W., Fricke, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+chromatophore+system+in+the+hermatypic,+deep-water+coral+Leptoseris+fragilis+(Anthozoa:+Hexacorallia).">A chromatophore system in the hermatypic, deep-water coral Leptoseris fragilis (Anthozoa: Hexacorallia).</a> Marine Biology. 89, 143-147 (1994).</li><li>Fouke, B. W., Meyers, W. J., Hanson, G. N., Beets, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronostratigraphy+and+dolomitization+of+the+Seroe+Domi+Formation,+Curacao,+Netherlands+Antilles.">Chronostratigraphy and dolomitization of the Seroe Domi Formation, Curacao, Netherlands Antilles.</a> Facies. 35, 293-320 (1996).</li><li>Frias-Lopez, J., Bonheyo, G. T., Jin, Q., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyanobacteria+associated+with+coral+black+band+disease+in+Caribbean+and+Indo-Pacific+reefs.">Cyanobacteria associated with coral black band disease in Caribbean and Indo-Pacific reefs.</a> Appl. Environ. Microbiol. 69, 2409-2413 (2003).</li><li>Frias-Lopez, J., Klaus, J., Bonheyo, G. T., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bacterial+community+associated+with+black+band+disease+in+corals.">The bacterial community associated with black band disease in corals.</a> Appl. Environ. Microbiol. 70, 5055-5062 (2004).</li><li>Frias-Lopez, J., Bonheyo, G. T., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+differential+gene+expression+in+bacteria+associated+with+coral+black+band+disease+using+RNA-arbitrarily+primed+PCR.">Identification of differential gene expression in bacteria associated with coral black band disease using RNA-arbitrarily primed PCR.</a> Appl. Environ. Microbiol. 70, 3687-3694 (2004).</li><li>Klaus, J. S., Frias-Lopez, J., Bonheyo, G. T., Heikoop, J. M., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+communities+inhabiting+the+healthy+tissues+of+two+Caribbean+reef+corals:+interspecific+and+spatial+variation.">Bacterial communities inhabiting the healthy tissues of two Caribbean reef corals: interspecific and spatial variation.</a> Coral Reefs. 24, 129-137 (2005).</li><li>Klaus, J., Janse, I., Sandford, R., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coral+microbial+communities,+zooxanthellae,+and+mucus+along+gradients+of+seawater+depth+and+coastal+pollution.">Coral microbial communities, zooxanthellae, and mucus along gradients of seawater depth and coastal pollution.</a> Environ. Microbiol. 9, 1291-1305 (2007).</li><li>van Duyl, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atlas of the living reefs of Curacao and Bonaire (Netherlands Antilles). , (1985).</li><li>Carricart-Ganivet, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sea+surface+temperature+and+the+growth+of+the+West+Atlantic+reef+building+coral+Montastraea+annularis.">Sea surface temperature and the growth of the West Atlantic reef building coral Montastraea annularis.</a> J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 302, 249-260 (2004).</li><li>Barnes, D. J., Lough, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coral+skeletons:+Storage+and+recovery+of+environmental+information.">Coral skeletons: Storage and recovery of environmental information.</a> Global Chang. Biol. 2, 569-582 (1996).</li><li>Mohun, T. J., Weninger, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+volume+data+by+episcopic+three-dimensional+imaging+of+embryos.">Generation of volume data by episcopic three-dimensional imaging of embryos.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 6, 069591 (2012).</li><li>Mohun, T. J., Weninger, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+heart+development+using+high-resolution+episcopic+microscopy.">Imaging heart development using high-resolution episcopic microscopy.</a> Curr. Opin. Genet. Dev. 21, 573-578 (2011).</li><li>Mohun, T. J., Weninger, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embedding+embryos+for+episcopic+fluorescence+image+capturing+(EFIC).">Embedding embryos for episcopic fluorescence image capturing (EFIC).</a> Cold Spring Harb. Protoc. 6, 069575 (2012).</li><li>Rosenthal, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+high+resolution+three+dimensional+reconstruction+of+embryos+with+episcopic+fluorescence+image+capture.">Rapid high resolution three dimensional reconstruction of embryos with episcopic fluorescence image capture.</a> Birth Defects Res. C: Embryo Today: Rev. 72, 213-223 (2004).</li><li>Slyfield, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+surface+texture+visualization+of+bone+tissue+through+epifluorescence-based+serial+block+face+imaging.">Three-dimensional surface texture visualization of bone tissue through epifluorescence-based serial block face imaging.</a> J. Microsc. 236, 52-59 (2009).</li><li>Weninger, W., Mohun, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenotyping+transgenic+embryos:+a+rapid+3-D+screening+method+based+on+episcopic+fluorescence+image+capturing.">Phenotyping transgenic embryos: a rapid 3-D screening method based on episcopic fluorescence image capturing.</a> Nat. Genet. 30, 59-65 (2001).</li><li>Weninger, W., Mohun, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Three-dimensional analysis of molecular signals with episcopic imaging techniques. Reporter Genes. , 35-46 (2007).</li><li>Gerneke, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+imaging+microscopy+using+an+ultramiller+for+large+volume+3D+reconstruction+of+wax-and+resin-embedded+tissues.">Surface imaging microscopy using an ultramiller for large volume 3D reconstruction of wax-and resin-embedded tissues.</a> Microsc. Res. Tech. 70, 886-894 (2007).</li><li>Denk, W., Horstmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+block-face+scanning+electron+microscopy+to+reconstruct+three-dimensional+tissue+nanostructure.">Serial block-face scanning electron microscopy to reconstruct three-dimensional tissue nanostructure.</a> PLoS Biol. 2, e329 (2004).</li><li>Salih, A., Larkum, A., Cox, G., K&#252;hl, M., Hoegh-Guldberg, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+pigments+in+corals+are+photoprotective.">Fluorescent pigments in corals are photoprotective.</a> Nature. 408, 850-853 (2000).</li><li>Sivaguru, M., Mander, L., Fried, G., Punyasena, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+the+surface+texture+and+shape+of+pollen:+A+comparison+of+microscopy+techniques.">Capturing the surface texture and shape of pollen: A comparison of microscopy techniques.</a> PloS one. 7 (6), (2012).</li><li>Helmchen, F., Denk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+tissue+two-photon+microscopy.">Deep tissue two-photon microscopy.</a> Nat. Methods. 2, 932-940 (2005).</li></ol>

The authors declare no conflict of interests.

サンゴ礁研究は同時物理的、化学的、および海洋環境で動作する生物学的現象の分析を含む、高度に学際的な研究努力である。複雑なサンゴ礁生態系の研究は、そのための最良のコンテキストフレームワーク（ 図10）「10の累乗」で終了する。このグラフィックコンパイルはサンゴ生態系が空間次元（10 -9 5〜10メートル）の広い範囲をカバーすることを示している。また?...

地球温暖化および付随する環境変化を直接、熱帯の海洋サンゴ1-4の健康と分布に影響を与えている。複数の影響は、サンゴの白化や感染症5-6の出現など、観察されています。しかし、これらの環境の脅威に対する将来のサンゴ応答のより正確な予測が組織学的「ベースライン」は、「外見上健康」サンゴのための組織形態や細胞組成および分布を定義する、確立されることが必要になります。ターンでは、サンゴはその後、定量的に比較することができ、「影響を受ける」。 「健康な応答」、環境勾配を越え測ることができるようにさらに、このベースラインは、環境条件の多様な条件下で明らかに健康なサンゴのために確立されるべきである。このベースラインを確立に向けた最初のステップとして、高解像度の3D研究がどのように明らかに健康なサンゴのポリープ組織から行われてきた形態および細胞組成は、太陽光の放射照度での水深の増加（WD）及び添付減少に応答します。結果は、サンゴ適応のより包括的なメカニズムの理解を確立すること、ならびにサンゴ共生生物の進化への洞察と集光の増強を得るために使用することができる。 ストーニーサンゴ（ イシサンゴ ） をまとめサンゴは 7-10 holobiontと呼ばれる他の微生物の複雑な集合体にホストを果たしている植民地の海洋無脊椎動物の動物である。本研究で行わ研究では、同時に、組織の顔料および明らかに健康なホストサンゴの共生藻の高まり水深での変更を追跡するために、最先端のイメージング技術のスイートを使用しようとしています。これはサンゴょんの指標として明らかに健康なサンゴや行為に対して海底地形勾配を越え必要な比較の組織細胞「ベースライン」を確立しますLTH 10。 胞と呼ばれるサンゴ顔料は、吸収反映し、散乱、屈折、回折、またはその他入射太陽放射線11に干渉するように作用する。褐虫藻-色素胞内共生関係は、サンゴの動物12のための戦略的に有利な光捕集最適化と骨格成長戦略だけでなく、栄養の可塑性（栄養要求から従属栄養に前後送り戦略をシフト）の共進化を可能にした。 キュラソー南部のカリブ海の島国（オランダ領アンティル諸島の旧一部）アルバ·ラBlanquilla列島（ 図1A）トレンド東西以内に約65キロ北のベネズエラにある。キュラソーの70キロ長い南海岸は、連続モダンで新世-鮮新-更新世、完新世の古代フリンジサンゴ礁管13,14が含まれています。キュラソーで毎年恒例のSST平均は約3℃ANを変えるnually、27.5±0.5ºC（NOAA水温データセット2000-2010年）の年平均気温と1月下旬に26℃の最小値から9月上旬に29℃の最高に及ぶ。それは、以前はよく研究されてとしているため、キュラソー（ 図1A）の北西端の近くに横たわって、サンプリングのために選択されたプラヤカルキでサンゴ礁（12°22&#39;31.63 &quot;N、69°09&#39;29.62&quot; W）この場所での海洋生態系は、新鮮な非汚染海水7,15-19を浴びている。 。二つの密接に関連サンゴサンゴ種、 結核annularisとM faveolataは 、この研究での実験や分析のために選択したそれぞれの種のため、（1）棚ブレークとに関してサンゴ礁管に展示明確に異なるとオーバーラップしない海底地形分布関連した炭酸塩堆積堆積環境（M. annularis範囲= 0〜10メートルWD、M. faveolata範囲= 10〜20メートルWD 20; 図1B、2A、および2B）。 （2）カリブ海21全体で共通のサンゴ礁のフレームワークビルダーです。及び（3）よく研究された生態学的、生理学的、および進化的関係22を有している。 本研究のフィールドのサンプリングがオフショアキュラソープラヤカルキの標準スキューバダイビング技術を用いて行った。浅い対深海海底地形のトランセクトは棚ブレークオーバー、及び深海フォアサンゴ礁環境に、棚に偶然出会ったことが設立されました。 （1）3の個別Mの〜1メートル、直径サンゴヘッド：どうやら、健康なサンゴヘッドがその後を含め、この海底地形トランセクトに沿ってサンプリングのために同定された5メートルの水の深さ（WD）にあったそのすべてがannularis; Mの（2）は、3つの個別の〜1メートル、直径珊瑚faveolataは 、そのすべてが12メートルWDにあった。光合成有効放​​射（PAR）は、33から36までパーセントのPとして測定した10メートルWDで5メートル、WDと百分の18から22までの額面でのAR。 SSTは5メートルと12メートルの両方の水の深さで26℃のときのサンプリング1月に実施した。これらの6つのサンゴヘッドのそれぞれは、同等の空間的位置（6半球状のサンゴヘッドのそれぞれにすなわち 、約45°北緯）で三重にサンプリングした。各個別のサンプルを洗浄アーチパンチで採取した直径2.5cmサンゴ組織スケルトンコア生検で構成されていた。三サンゴ組織の骨格の生検は、サンゴのヘッドのそれぞれから手袋をはめた手で、標準的なスキューバでサンプリングされた（9 Mから12メートルのWDでのM. faveolataから5メートルWDと9位のコロニーをannularis）。直ちに深さで収集すると、各生検コアサンプルを密閉スクリュートップ、無菌の50mlポリプロピレン遠心管に入れ、表面に戻った。海水は、各遠心分離管からデカントし、各コア生検は、その後、浸漬保存し、4％パラホルムアルデヒド中で搬送した。 23-30無傷の骨を、全脳および全心臓、ヒト組織を含む、生物学的サンプルの広い範囲で無傷のマウス胚、ゼブラフィッシュ胚および動物試料の複数のタイプを行っていた。これらの研究の大部分は、蛍光または明視野いずれかの技術を有する光/光顕微鏡を利用した。しかし、研究は、過去31における走査型電子シリアルブロック顔画像を用いた超高倍率で行われている。本研究では、修飾SBFIプロトコルがために開発された初めてサンゴに適用した。 M.ので、 annularisとM. faveolataサンゴのポリープは、厚さ1〜2mmであり、日常的光顕微鏡技術のいずれも、サンゴのポリープ組織の厚さ全体を貫通することが可能でないであろう。そこで、具体的にはサンゴのサンプルのために設計されSBFI試料調製プロトコルを有している。さらに、当社は、カスタム実体顕微鏡ホルダーを設計したxおよびyの両方向に移動するように電動化されている。この装置ではなく、顕微鏡の前に定期的なミクロトームを使用してセクションを集めるよりも、サンプルのブロック面の画像を取ります。また、サンゴの組織の厚さ全体にわたってイメージに同じサンゴのポリープを別の非線形光学二光子顕微鏡技術を導入しました。これは、脱灰および試料調製（脱水）および処理プロトコルによって誘導され得る組織形態および量（収縮）の変化の可能性の点でSBFIによって課される制限を克服する。さらに、サンゴからの発光プロファイルは、スペクトル的に色素胞と褐虫藻の光合成の間にそれらのピークの排出量および変形を識別するために解決されました。これらの結果は、使用される方法の文脈及び取得時間に関して各自の長所、分析時間、とstrを損なうことなく、微細な構造の詳細を解決する能力で評価したサンゴ組織のuctural整合性。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Coral Tissue Skeleton</td>
			<td>None</td>
			<td>None</td>
			<td>2.5 cm Biopsy from natural habitat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arch Punch Coring Device</td>
			<td>C.S. Osborne and Company</td>
			<td>No. 149</td>
			<td>For Coral biopsy collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>RT 15700</td>
			<td>16% Pre-diluted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histoclear/Safeclear II</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>RT 64111-04</td>
			<td>Non-Toxic alternate to Xylene, Dehydration and Deparafinization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene and Ethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Dehydration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin Wax</td>
			<td>Richard Allen Scientific</td>
			<td>Type H REF 8338</td>
			<td>Infiltration solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vybar</td>
			<td>The Candle Maker</td>
			<td>None</td>
			<td>Component of Red Wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stearin</td>
			<td>The Candle Maker</td>
			<td>None</td>
			<td>Component of Red Wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sudan IV</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>S667-25</td>
			<td>Red Wax-Opaque background</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheat Germ Agglutinin (WGA)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>W32466</td>
			<td>For labeling&#160; Coral Mucus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>P36095</td>
			<td>Anti-fade mounting media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoro Dish</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>FD-35-100</td>
			<td>For two-photon imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XY Motor, Driver and Controller</td>
			<td>Lin Engineering</td>
			<td>211-13-01R0, R325, R256-RO</td>
			<td>XY Translational Movement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>DC-220</td>
			<td>Melting all wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Convection Oven</td>
			<td>Yamato</td>
			<td>DX-600</td>
			<td>Infiltration and Embedding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Processor</td>
			<td>Leica</td>
			<td>ASP 300</td>
			<td>Dehydration, Infiltration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>RM2055</td>
			<td>Disposable knifes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Stereolumar V 12</td>
			<td>1.5x (30 mm WD) Objective</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence Microscope with ApoTome</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Axiovert M 200, ApoTome I System</td>
			<td>Imaging thin section of a polyp: Zooxanthellae</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axiocam camera</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>MRm</td>
			<td>Monochrome camera 1388x1040 pixels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axiovision Software</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Version 4.8</td>
			<td>Image acquisition program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-Photon Laser</td>
			<td>Spectraphysics</td>
			<td>Maitai eHP, pulsed laser (70 fs)</td>
			<td>With DeepSee module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>LSM 710 with Spectral Detector</td>
			<td>34 channel PMT detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zen Software</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>2010 or above</td>
			<td>for two-photon and spectral image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaris Suite Software</td>
			<td>Bitplane, Inc.,</td>
			<td>Version 7.0 or above</td>
			<td>3D Volume, Iso-surface Rendering, Visualization</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multimodal optical microscopy methods reveal polyp tissue morphology and structure in caribbean reef building corals

イメージング技術の統合スイートは、カリブ海造礁サンゴMontastraeaのannularisおよびMを含む三次元（3D）形態およびポリープ組織の細胞構造を決定するために適用されているfaveolata。これらのアプローチは、蛍光顕微鏡（FM）、シリアルブロック面イメージング（SBFI）、および二光子共焦点レーザー走査顕微鏡（TPLSM）が挙げられる。 SBFIは、物理的なセクショニング後に深部組織イメージングを提供します。それ以上2mmの組織深さに組織表面テクスチャと3D可視化を詳述する。組織細胞構造の相補FMとTPLSM収率は、超高解像度の画像。結果は、きた：（1）個別のサンゴのポリープの外壁に、以前に報告されていない葉状組織形態を特定し、（2）色素胞および藻類様渦鞭毛藻褐虫藻の内部共生の3次元分布と組織の密度の第1面のマップを作成しました。分光吸収エンドウ500 nmおよび675 nmでksとは、それぞれ、ことを示唆しているM. annularisとM. faveolataはクロロフィル色素胞と同様のタイプが含まれています。しかし、M. annularisとM.組織密度及びこれらの重要な細胞成分の3次元分布に有意な相違を示すfaveolata。イメージング方法に焦点を当てこの研究は、SBFIを脱灰サンゴ組織の大ミリメートル規模サンプルの分析に非常に有用であることを示す。無料のFMおよびTPLSMはnondecalcifiedサンゴの組織試料中の細胞分布と密度の微妙なサブミリ規模な変更を明らかにした。 TPLSM技術が得られる：（1）低侵襲性試料調製、（2）優れた光学セクショニング能、及び（3）最小の光吸収及び散乱が、依然として深部組織のイメージングを可能にしつつ。

（具体的には、本研究のために製造され、 図3）、カスタム設計されたSBFI装置は、Mの外側表面の質感と形態の最初の詳細な3Dデジタル標高地図（DEMの）を生じたannularisとM. faveolatureサンゴのポリープ（ 図4とSIビデオ1-2）。これは同心円状に各ポリープ（ 図4B、4D、および4E）の中心から外側に放射するサンゴの組織の以前...

Watch this Scientific Journal Video about Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals at JoVE.com

Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals

イメージング技術の統合スイートは、カリブ海サンゴMontastraeaのannularis及びM.におけるポリープの形態および組織構造を決定するために適用されているfaveolata。蛍光、シリアルブロック面、及び二光子共焦点レーザー走査顕微鏡は、葉状構造、ポリープの壁、推定色素胞および藻密度および分布を同定した。

マルチモーダル光学顕微鏡法カリビアン·リーフビルサンゴにポリープの組織形態と構造を明らかに

An integrated suite of imaging techniques has been applied to determine the three-dimensional (3D) morphology and cellular structure of polyp tissues ...

multimodal-optical-microscopy-methods-reveal-polyp-tissue-morphology

Research

JoVE Journal

Environment

12.2K ビュー.  University of Illinois at Urbana-Champaign. イメージング技術の統合スイートは、カリブ海サンゴMontastraeaのannularis及びM.におけるポリープの形態および組織構造を決定するために適用されているfaveolata。蛍光、シリアルブロック面、及び二光子共焦点レーザー走査顕微鏡は、葉状構造、ポリープの壁、推定色素胞および藻密度および分布を同定した。 

ビデオ: Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of natural proteins have a molecular mass between 40 - 200 kDa1,2, a robust and high-throughput method with a nanometer resolution capability is needed. Negative staining (NS) electron microscopy (EM) is an easy, rapid, and qualitative approach which has frequently been used in research laboratories to examine protein structure and protein-protein interactions. Unfortunately, conventional NS protocols often generate structural artifacts on proteins, especially with lipoproteins that usually form presenting rouleaux artifacts. By using images of lipoproteins from cryo-electron microscopy (cryo-EM) as a standard, the key parameters in NS specimen preparation conditions were recently screened and reported as the optimized NS protocol (OpNS), a modified conventional NS protocol 3 . Artifacts like rouleaux can be greatly limited by OpNS, additionally providing high contrast along with reasonably high&#8208;resolution (near 1 nm) images of small and asymmetric proteins. These high-resolution and high contrast images are even favorable for an individual protein (a single object, no average) 3D reconstruction, such as a 160 kDa antibody, through the method of electron tomography4,5. Moreover, OpNS can be a high&#8208;throughput tool to examine hundreds of samples of small proteins. For example, the previously published mechanism of 53 kDa cholesteryl ester transfer protein (CETP) involved the screening and imaging of hundreds of samples 6. Considering cryo-EM rarely successfully images proteins less than 200 kDa has yet to publish any study involving screening over one hundred sample conditions, it is fair to call OpNS a high-throughput method for studying small proteins. Hopefully the OpNS protocol presented here can be a useful tool to push the boundaries of EM and accelerate EM studies into small protein structure, dynamics and mechanisms.

More than half of proteins are small proteins (molecular mass &#60;200 kDa) that are challenging for both electron microscope imaging and three-dimensional reconstructions. Optimized negative staining is a robust and high-throughput protocol to obtain high contrast and relatively high resolution (~1 nm) images of small asymmetric proteins or complexes under different physiological conditions.

最適化された負の染色：電子顕微鏡による小型·非対称蛋白質構造を調べるためのハイスループットプロトコル

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

環境学

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental changes. Repeated sampling to monitor these changes in forest soils is a relatively new practice that is not well documented in the literature and has only recently been broadly embraced by the scientific community. The objective of this protocol is therefore to synthesize the latest information on methods of soil resampling in a format that can be used to design and implement a soil monitoring program. Successful monitoring of forest soils requires that a study unit be defined within an area of forested land that can be characterized with replicate sampling locations. A resampling interval of 5 years is recommended, but if monitoring is done to evaluate a specific environmental driver, the rate of change expected in that driver should be taken into consideration. Here, we show that the sampling of the profile can be done by horizon where boundaries can be clearly identified and horizons are sufficiently thick to remove soil without contamination from horizons above or below. Otherwise, sampling can be done by depth interval. Archiving of sample for future reanalysis is a key step in avoiding analytical bias and providing the opportunity for additional analyses as new questions arise.

Repeated soil sampling has recently been shown to be an effective way to monitor forest soil change over years and decades. To support its use, a protocol is presented that synthesizes the latest information on soil resampling methods to aid in the design and implementation of successful soil monitoring programs.

森林土壌の化学濃度の変化を監視するための土壌リサンプリングの方法

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Building Double-decker Traps for Early Detection of Emerald Ash Borer

Emerald ash borer (EAB) (Agrilus planipennis Fairmaire), the most destructive forest insect to have invaded North America, has killed hundreds of millions of forest and landscape ash (Fraxinus spp.) trees. Several artificial trap designs to attract and capture EAB beetles have been developed to detect, delineate, and monitor infestations. Double-decker (DD) traps consist of two corrugated plastic prisms, one green and one purple, attached to a 3 m tall polyvinyl chloride (PVC) pipe supported by a t-post. The green prism at the top of the PVC pipe is baited with cis-3-hexenol, a compound produced by ash foliage. Surfaces of both prisms are coated with sticky insect glue to capture adult EAB beetles. Double-decker traps should be placed near ash trees but in open areas, exposed to sun. Double-decker trap construction and placement are presented here, along with a summary of field experiments demonstrating the efficacy of DD traps in capturing EAB beetles. In a recent study in sites with relatively low EAB densities, double-decker traps captured significantly more EAB than green or purple prism traps or green funnel traps, all of which are designed to be suspended from a branch in the canopy of ash trees. A greater percentage of double decker traps were positive, i.e., captured at least one EAB, than the prism traps or funnel traps that were hung in ash tree canopies.

Effective traps to attract and capture the emerald ash borer (EAB) are a key element of detecting and managing this invasive pest. Double-decker traps, placed in full sun near ash trees, incorporate visual and olfactory cues and were more likely to capture EAB than other trap designs in field trials.

エメラルド灰中くり盤の早期発見のため 2 階建てトラップを構築

Emerald ash borer (EAB) (Agrilus planipennis Fairmaire), the most destructive forest insect to have invaded North America, has killed hundreds of millions ...

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol for performing in situ juvenile exposure tests within oligotrophic river catchments over one-month and three-month periods. Two methods (in both modifications) are presented to evaluate the juvenile growth and survival rate. The methods and modifications differ in value for the locality bioindication and each has its benefits as well as limitations. The sandy cage method works with a large set of individuals, but only some of the individuals are measured and the results are evaluated in bulk. In the mesh cage method, the individuals are kept and measured separately, but a low individual number is evaluated. The open water exposure modification is relatively easy to apply; it shows the juvenile growth potential of sites and can also be effective for water toxicity testing. The within-bed exposure modification needs a high workload but is closer to the conditions of a natural juvenile environment and it is better for reporting the real suitability of localities. On the other hand, more replications are needed in this modification due to its high-hyporheic environment variability.

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

In situ bioindications enable determination of the suitability of an environment for endangered mussel species. We describe two methods based on the juvenile exposure of freshwater pearl mussels in cages to oligotrophic river habitats. Both methods are implemented in variants for open water and hyporheic water environments.

若い淡水パール ムール貝原露出メソッドを使用して Bioindication ストリーム環境適合性のテスト

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol ...

Fabrication of Anisotropic Polymeric Artificial Antigen Presenting Cells for CD8+ T Cell Activation

Artificial antigen presenting cells (aAPC) are a promising platform for immune modulation due to their potent ability to stimulate T cells. Acellular substrates offer key advantages over cell-based aAPC, including precise control of signal presentation parameters and physical properties of the aAPC surface to modulate its interactions with T cells. aAPC constructed from anisotropic particles, particularly ellipsoidal particles, have been shown to be more effective than their spherical counterparts at stimulating T cells due to increased binding and larger surface area available for T cell contact, as well as reduced nonspecific uptake and enhanced pharmacokinetic properties. Despite increased interest in anisotropic particles, even widely accepted methods of generating anisotropic particles such as thin-film stretching can be challenging to implement and use reproducibly.
To this end, we describe a protocol for the rapid, standardized fabrication of biodegradable anisotropic particle-based aAPC with tunable size, shape, and signal presentation for T cell expansion ex vivo or in vivo, along with methods to characterize their size, morphology, and surface protein content, and to assess their functionality. This approach to fabricating anisotropic aAPC is scalable and reproducible, making it ideal for generating aAPC for &#34;off-the-shelf&#34; immunotherapies.

Here, we present a protocol to quickly and reproducibly generate biologically inspired, biodegradable articifical antigen presenting cells (aAPC) with tunable size, shape, and surface protein presentation for T cell expansion ex vivo or in vivo.

異方性高分子人工抗原提示細胞 cd 8 + T 細胞活性化のための加工

Artificial antigen presenting cells (aAPC) are a promising platform for immune modulation due to their potent ability to stimulate T cells. Acellular ...

Automated 3D Optical Coherence Tomography to Elucidate Biofilm Morphogenesis Over Large Spatial Scales

Biofilms are a most successful microbial lifestyle and prevail in a multitude of environmental and engineered settings. Understanding biofilm morphogenesis, that is the structural diversification of biofilms during community assembly, represents a remarkable challenge across spatial and temporal scales. Here, we present an automated biofilm imaging system based on optical coherence tomography (OCT). OCT is an emerging imaging technique in biofilm research. However, the amount of data that currently can be acquired and processed hampers the statistical inference of large scale patterns in biofilm morphology. The automated OCT imaging system allows covering large spatial and extended temporal scales of biofilm growth. It combines a commercially available OCT system with a robotic positioning platform and a suite of software solutions to control the positioning of the OCT scanning probe, as well as the acquisition and processing of 3D biofilm imaging datasets. This setup allows the in situ and non-invasive automated&#160;monitoring of biofilm development and may be further developed to couple OCT imaging with macrophotography and microsensor profiling.

Microbial biofilms form complex architectures at interphases and develop into highly scale-dependent spatial patterns. Here, we introduce an experimental system (hard- and software) for the automated acquisition of 3D optical coherence tomography (OCT) datasets. This toolset allows the non-invasive and multi-scale characterization of biofilm morphogenesis in space and time.

大規模な空間スケールでバイオフィルムの形態形成を解明する自動化された3D光コヘレンス断層撮影

Biofilms are a most successful microbial lifestyle and prevail in a multitude of environmental and engineered settings. Understanding biofilm ...

Split Point Analysis and Uncertainty Quantification of Thermal-Optical Organic/Elemental Carbon Measurements

Researchers from myriad fields frequently seek to quantify and classify concentrations of carbonaceous aerosols as organic carbon (OC) or elemental carbon (EC). This is commonly accomplished using thermal-optical OC/EC analyzers (TOAs), which enable measurement via controlled thermal pyrolysis and oxidation under specific temperature protocols and within constrained atmospheres. Several commercial TOAs exist, including a semi-continuous instrument that enables on-line analyses in the field. This instrument employs an in-test calibration procedure that requires relatively frequent calibration. This article details a calibration protocol for this semi-continuous TOA and presents an open-source software tool for data analysis and rigorous Monte Carlo quantification of uncertainties. Notably, the software tool includes novel means to correct for instrument drift and identify and quantify the uncertainty in the OC/EC split point. This is a significant improvement on the uncertainty estimation in the manufacturer&#8217;s software, which ignores split point uncertainty and otherwise uses fixed equations for relative and absolute errors (generally leading to under-estimated uncertainties and often yielding non-physical results as demonstrated in several example data sets). The demonstrated calibration protocol and new software tool enabling accurate quantification of combined uncertainties from calibration, repeatability, and OC/EC split point are shared with the intent of assisting other researchers in achieving better measurements of OC, EC, and total carbon mass in aerosol samples.

This article presents a protocol and software tool for the quantification of uncertainties in the calibration and data analysis of a semi-continuous thermal-optical organic/elemental carbon analyzer.

熱光学有機/元素炭素測定の分割点解析と不確実性定量

Researchers from myriad fields frequently seek to quantify and classify concentrations of carbonaceous aerosols as organic carbon (OC) or elemental carbon ...

Leaf Area Index Estimation Using Three Distinct Methods in Pure Deciduous Stands

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for describing the vegetation structure in the fields of ecology, forestry, and agriculture. Therefore, procedures of three commercially used methods (litter traps, needle technique, and a plant canopy analyzer) for performing LAI estimation were presented step-by-step. Specific methodological approaches were compared, and their current advantages, controversies, challenges, and future perspectives were discussed in this protocol. Litter traps are usually deemed as the reference level. Both the needle technique and the plant canopy analyzer (e.g., LAI-2000) frequently underestimate LAI values in comparison with the reference. The needle technique is easy to use in deciduous stands where the litter completely decomposes each year (e.g., oak and beech stands). However, calibration based on litter traps or direct destructive methods is necessary. The plant canopy analyzer is a commonly used device for performing LAI estimation in ecology, forestry, and agriculture, but is subject to potential error due to foliage clumping and the contribution of woody elements in the field of view (FOV) of the sensor. Eliminating these potential error sources was discussed. The plant canopy analyzer is a very suitable device for performing LAI estimations at the high spatial level, observing a seasonal LAI dynamic, and for long-term monitoring of LAI.

An accurate estimation of leaf area index (LAI) is crucial for many models of material and energy fluxes within plant ecosystems and between an ecosystem and the atmospheric boundary layer. Therefore, three methods (litter traps, needle technique, and PCA) for taking precise LAI measurements were in the presented protocol.

純粋な落葉スタンドにおける3つの異なる方法を用いてリーフエリア指数推定

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for ...

Fluorescently Labeled Bacteria as a Tracer to Reveal Novel Pathways of Organic Carbon Flow in Aquatic Ecosystems

Elucidating trophic interactions, such as predation and its effects, is a frequent task for many researchers in ecology. The study of microbial communities has many limitations, and determining a predator, prey, and predatory rates is often difficult. Presented here is an optimized method based on the addition of fluorescently labelled prey as a tracer, which allows for reliable quantitation of the grazing rates in aquatic predatory eukaryotes and estimation of nutrient transfer to higher trophic levels.

Presented here is a protocol for a single-cell, epifluorescence microscopy-based technique to quantify grazing rates in aquatic predatory eukaryotes with high precision and taxonomic resolution.

水生生態系における有機炭素流の新しい経路を明らかにするトレーサーとしての蛍光標識細菌

Elucidating trophic interactions, such as predation and its effects, is a frequent task for many researchers in ecology. The study of microbial ...

Standardized Methods for Measuring Induction of the Heat Shock Response in Caenorhabditis elegans

The heat shock response (HSR) is a cellular stress response induced by cytosolic protein misfolding that functions to restore protein folding homeostasis, or proteostasis. Caenorhabditis elegans occupies a unique and powerful niche for HSR research because the HSR can be assessed at the molecular, cellular, and organismal levels. Therefore, changes at the molecular level can be visualized at the cellular level and their impacts on physiology can be quantitated at the organismal level. While assays for measuring the HSR are straightforward, variations in the timing, temperature, and methodology described in the literature make it challenging to compare results across studies. Furthermore, these issues act as a barrier for anyone seeking to incorporate HSR analysis into their research. Here, a series of protocols is&#160;presented for measuring induction of the HSR in a robust and reproducible manner with RT-qPCR, fluorescent reporters, and an organismal thermorecovery assay. Additionally, we show that a widely used thermotolerance assay is not dependent on the well-established master regulator of the HSR, HSF-1, and therefore should not be used for HSR research. Finally, variations in these assays found in the literature are discussed and best practices are proposed to help standardize results across the field, ultimately facilitating neurodegenerative disease, aging, and HSR research.

Standardized Methods for Measuring Induction of the Heat Shock Response in Caenorhabditis elegans

Here, standardized protocols are presented to assess induction of the heat shock response (HSR) in Caenorhabditis elegans using RT-qPCR at the molecular level, fluorescent reporters at the cellular level, and thermorecovery at the organismal level.

カエノハブディティス・エレガンスにおける熱ショック応答の誘導を測定するための標準化された方法

The heat shock response (HSR) is a cellular stress response induced by cytosolic protein misfolding that functions to restore protein folding homeostasis, ...