Triticum aestivum 및 Zea mays 의 구조적 특성 평가: Free hand 및 Semi-thin Section을 사용한 C3 및 C4 광합성 분화

요약

C₃ 및 C₄ 잎 단면 사이의 해부학적 차이를 평가하면 광합성 효율을 이해하는 데 도움이 됩니다. 이 논문은 Triticum aestivum 및 Zea mays 작물 종에 대한 준비 시 주의 사항과 함께 자유형 및 반얇은 잎 단면 준비 및 검사에 대해 설명합니다.

초록

C₃ 메커니즘에 비해 C₄ 광합성의 향상된 효율성은 번들 시스 셀에서 CO₂ 를 농축하는 능력에서 비롯됩니다. C4 광합성의 효과와 고유 물 사용 효율은 mesophyll 및 bundle leaf cell의 점유율, bundle sheaths의 크기 및 밀도, bundle sheath cell의 크기, 밀도 및 세포벽 두께와 직접적인 관련이 있습니다. 이러한 형질에 대한 신속한 현미경 분석은 기존의 광학 현미경을 사용하여 자유 및 반박형 절편에서 수행할 수 있으며, 특정 세포 유형을 식별하고 검사함으로써 C₄ 작물의 광합성 효율성에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 또한 해부학적 측정 및 세포 유형 진단에 영향을 미치는 프리핸드 및 반박형 절편 준비의 오류와 이러한 오류를 방지하는 방법을 보여줍니다. 이 현미경적 접근 방식은 환경 변화에 대한 광합성 적응에 대한 통찰력을 수집하는 효율적인 수단을 제공하고 미래 기후를 위해 작물을 신속하게 선별하는 데 도움이 됩니다.

서문

광합성은 빛 에너지가 화학 에너지로 변환되는 기본 과정으로, 육상 영양 네트워크의 초석 역할을 합니다. 대부분의 식물은 광합성의 C₃ 경로를 따르며, 여기서 주요 광합성 생성물은 3 탄소 화합물 인 3- 인산입니다. C₃ 광합성은 20 억 년 전에_CO2가 풍부하고_O2¹이 낮은 대기에서 진화했습니다. 이러한 조건에서 진화한 핵심 광합성 효소 리불로스 1,5 비스포스페이트 카르복실라아제/산소화효소(Rubisco)는_O2와 경쟁적으로 반응하여 광호흡²를 시작하기 때문에 현재의 낮은_CO2 높은_O2 조건에는 최적이 아닙니다. 광호흡은 에너지를 생산하고_CO2를 부산물로 방출하는 대신 에너지를 소비하는 낭비적인 경로입니다. 결과적으로, 산소화를 방지하기 위해 엽록체에서 Rubisco 주변의 높은 CO₂ 농도를 유지하는 것이 중요합니다 ^3,4. C₃ 식물이 CO₂ 를 농축 할 수 없기 때문에 주변 공기에서 ....

프로토콜

1. 식물 성장 조건

1. 밀 (Triticum aestivum L. Var. Winter Wheat, "Fredis")과 옥수수 (Zea mays L. Var. Saccharata, "Golden Bantam")를 각각 대표적인 C₃ 및 C₄ 식물로 선택합니다. 환경 제어 성장 챔버에서 씨앗으로 두 식물 종을 모두 성장시킵니다.
2. 55시간의 조명 기간으로 25°C/18°C(낮/밤)의 공기 온도와 함께 상대 습도를 12%로 유지합니다. 식물 표면에서 광합성 광자 플럭스 밀도(Q)를 1200μmol/m²/s로 유지하여 자연적인 성장 조건을 나타냅니다. 주변 CO₂ 농도 400μmol/mol에서 모든 식물을 키웁니다.
3. 증류수로 2^일 마다 식물에 물을 주고 묘목이 출현한 후 10일 후에 Hoagland의 용액으로 비료를 줍니다. 60일 동안 주어진 조건에서 식물을 키우고 현미경 분석을 위해 완전히 확장된 잎을 사용합니다.

2. 자유 단면의 준비 및 보기

1. 각 식물에서 성숙한 노화되지 않은....

토론

이 기사에서는 잎 해부학적 구조를 측정하는 정량적 및 정성적 방법과 이를 최적화할 수 있는 방법에 대해 설명합니다. 또한, 이 방법론은 대표적인 작물 종에 적용되어 어떤 해부학적 특성이_C3 및_C4 단면을 구별하는 데 가장 유용한지 결정합니다. C₂ 광합성이라고 하는 잡종 종이 더욱 유망한 연구 분야가 되고 있기 때문에 이러한 특성을 이해하는 것이 필수적입니다. 현재.......

자료

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