JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Biology

Skanning elektronmikroskopi (SEM) Protokoller for Problema Plant, eggsporesopper, og Fungal Samples

Published: February 3rd, 2017

DOI:

10.3791/55031

1Biodiversity and Conservation Department, Real Jardín Botánico, CSIC, 2Research Support Unit, Real Jardín Botánico, CSIC, 3Mycology Department, Real Jardín Botánico, CSIC, 4Division of Glycoscience, AlbaNova University Center, Royal Institute of Technology (KTH)

Problems in the processing of biological samples for scanning electron microscopy observation include cell collapse, treatment of samples from wet microenvironments and cell destruction. Low-cost and relatively rapid protocols suited for preparing challenging samples such as floral meristems, oomycete cysts, and fungi (Agaricales) are compiled and detailed here.

Vanlige problemer i behandling av biologiske prøver for observasjoner med scanning elektronmikroskop (SEM) innbefatter at celler faller sammen, behandling av prøver fra våte microenvironments og celle-ødeleggelse. Ved hjelp av små blomster vev, eggsporesopper cyster, og sopp sporer (Agaricales) som eksempler, spesifikke protokoller for å behandle ømfintlige prøvene er beskrevet her at overvinne noen av de viktigste utfordringene i prøvebehandling for bildeopptak under SEM.

Blomster meristemer fast med FAA (Formalin-Acetic-alkohol) og behandlet med Critical Point Dryer (CPD) ble ikke vist kollapset mobile vegger eller forvrengt organer. Disse resultatene er avgjørende for gjenoppbyggingen av floral utvikling. En lignende CPD-basert behandling av prøver fra våte mikromiljøer, slik som glutaraldehyd-fiks eggsporesopper cyster, er optimal for å teste den differensielle vekst av diagnostiske egenskaper (f.eks, cysten pigger) på forskjellige typer substrates. Ødeleggelse av sykepleier celler knyttet til sopp sporer ble unngått etter utvanning, dehydrering, og CPD behandling, et viktig skritt for videre funksjonelle studier av disse cellene.

Protokollene beskrevet her representerer lav pris og raske alternativer for erverv av bilder av god kvalitet for å rekonstruere vekstprosesser og for å studere diagnostiske egenskaper.

I biologi, har bruken av scanning elektronmikroskopi (SEM) er utvidet til studier av strukturell utvikling, sammenlignende morfologi, organutvikling, og karakterisering av populasjoner eller arter 1. Med sin to-dimensjonal visning av mikroskopiske strukturer, områder som micromorphology og systematikk profit SEM teknikk fremskritt siden andre halvdel av det 20. århundre. For eksempel, innføring av frese belegget metodikken i 1970 gjort mulig observasjoner av ømfintlige materialer som skyter toppunktene og blomster som forsterker avbildning av ikke-ledende vev 2, 3. SEM bruke....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

MERK: Denne protokollen omfatter seks hoveddeler, tre viet til bestemte organismer (§§ 1-3), og tre som beskriver prosedyrer som er felles for alle (4-6). Stjerne (*) indikerer trinn modifisert av forskere.

1. Studier av Utvikling og fullt dannet anleggsstruktur

  1. Innsamling og fiksering
    1. Dersom plantematerialet samles på et sted uten tilgang til et avtrekksskap, og innføre dyppe materialet i 70% etanol i sentrifugerør. Ideelt dyppe materialet etter 48 .......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Blomster Utvikling og Fiksering av Utvikling og fullt dannet anleggsstruktur

Bruke FAA-CPD-protokollen er beskrevet her, er unge og modne plantevev optimalt fast og dehydrert for SEM bildebehandling. Prosesser som blomsterutvikling kan rekonstrueres fordi topografi og formen av knopper ikke blir forvrengt av celle krymping (fig 1b, 1d, 4a-f). Strukturer med komplekse former kan med hell belagt med et jevnt lag a.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Med hensyn til standard SEM protokoller, prosedyrer som presenteres her inkluderer relativt rask, lett å følge, og rimelige metoder. Avhengig av hvor mye prøver og på enkel behandling, tar det fire til fem dager for å hente bilder av god kvalitet. Inkludert tilstrekkelige sikkerhetsregler for CPD og SEM drift, prosedyrene er lett å håndtere. Spesiell forsiktighet bør tas med formalin og glutaraldehyd (se trinn 1.1.1 til 1.1.3 og 2.1.5 i protokollen). Det er visse skritt der, hvis det er nødvendig, kan prosessen.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Dette prosjektet har fått støtte fra EUs Horizon 2020 forsknings- og innovasjonsprogram i tilskuddsavtalen No. 634429. Denne publikasjonen reflekterer bare synet til forfatteren, og EU-kommisjonen kan ikke holdes ansvarlig for bruk som kan gjøres av informasjonen inneholdt deri. Vi erkjenner også den økonomiske bidraget fra Real Jardín Botánico, CSIC. SR er takknemlig overfor EU [ITN-Sapro-238550] for støtte av sin forskning i Saprolegnia. Vi ønsker også å takke Francisco Calonge for bes gi Phellorinia herculanea bilder og B. Pueyo for behandling av prøvene (figur 5). Alle bildene ble tatt av SEM tjenesten på Real Jardín Botánico-CSIC i Madrid.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NameCompanyCatalog NumberComments
Acetic acidNo specific supplierSkin irritation, eye irritation
aluminium stubsTed Pella, Inc.16221www.tedpella.com
Centrifuge tubesNo specific supplier
Critical Point DryerPolaron Quatum TechnologiesCPD7501
D (+) GlucoseMerck1,083,421,000
Double sided sellotapeNo specific supplier
Ethanol absoluteNo specific supplier.Flammable
European bacteriological agarConda1800.00www.condalab.com
Filter paperNo specific supplier
ForcepsNo specific supplier
Formalin 4%No specific supplier.Harmful, acute toxicity, skin sensitisation, carcinogenicity. Flammable
Glass cover slipsNo specific supplier
Glass hermetic container No specific supplier
Glutaraldehyde 25% DC 253857.1611  (L)Dismadel S.L.3336www.dismadel.com
Mycological peptoneConda1922.00www.condalab.com
needlesNo specific supplier
Petri dishesNo specific supplier
Plastic containersNo specific supplier
Sample holder with lid  for the critical point dryer Ted Pella, Inc.4591www.tedpella.com
scalpelsNo specific supplier
Scanning Electron MicroscopeHitachiS3000N
Software for SEM
Solution A: NaH2PO4
Solution B: Na2HPO4
Specimen holdersNo specific supplier
Sputter coaterBalzersSCD 004
StereomicroscopeNo specific supplier
Transmission Electron Microscope (TEM) gridsElectron Microscopy SciencesG200 (Square Mesh)www.emsdiassum.com
TweezersNo specific supplier

  1. Endress, P. K., Baas, P., Gregory, M. Systematic plant morphology and anatomy: 50 years of progress. Taxon. 49 (3), 401-434 (2000).
  2. Falk, R. H., Gifford, E. M., Cutter, E. G. Scanning electron microscopy of developing plant organs. Science. 168 (3938), 1471-1474 (1970).
  3. Damblon, F. Sputtering, a new method of coating pollen grains in scanning electron microscopy. Grana. 15 (3), 137-144 (1975).
  4. Everhart, T. E., Thornley, R. F. M. Wide-band detector for micro-microampere low-energy electron currents. J. Sci. Instrum. 37 (7), 37246-37248 (1960).
  5. Collins, S. P., et al. Advantages of environmental scanning electron microscopy in studies of microorganisms. Microsc. Res. Techniq. 25 (5-6), 398-405 (1993).
  6. Fannes, W., Vanhove, M. P. M., Huyse, T., Paladini, G. A scanning electron microscope technique for studying the sclerites of Cichlidogyrus. Parasitol. Res. 114 (5), 2031-2034 (2015).
  7. Erbar, C., Leins, P. Portioned pollen release and the syndromes of secondary pollen presentation in the Campanulales-Asterales complex. Flora. 190 (4), 323-338 (1995).
  8. Jansen, S., Smets, E., Baas, P. Vestures in woody plants: a review. IAWA Journal. 19 (4), 347-382 (1998).
  9. Bortolin Costa, M. F., et al. Stigma diversity in tropical legumes with considerations on stigma classification. Bot. Rev. 80 (1), 1-29 (2014).
  10. Almeida, O. J. G., Cota-Sánchez, J. H., Paoli, A. A. S. The systematic significance of floral morphology, nectaries, and nectar concentration in epiphytic cacti of tribes Hylocereeae and Rhipsalideae (Cactaceae). Perspect. Plant Ecol. 15 (5), 255-268 (2013).
  11. Konarska, A. Comparison of the structure of floral nectaries in two Euonymus L. species (Celastraceae). Protoplasma. 252 (3), 901-910 (2015).
  12. Giuliani, C., Maleci Bini, L. Insight into the structure and chemistry of glandular trichomes of Labiatae, with emphasis on subfamily Lamioideae. Plant Syst. Evol. 276 (3-4), 199-208 (2008).
  13. Li, K., Zheng, B., Wang, Y., Zhou, L. L.Breeding system and pollination biology of Paeonia delavayi (Paeoniaceae), an endangered plant in the Southwest of China. Pak. J. Bot. 46 (5), 1631-1642 (2014).
  14. García, L., Rivero, M., Droppelmann, F. Descripción morfológica y viabilidad del polen de Nothofagus nervosa (Nothofagaceae). Bosque. 36 (3), 487-496 (2015).
  15. Prenner, G., Klitgaard, B. B. Towards unlocking the deep nodes of Leguminosae: floral development and morphology of the enigmatic Duparquetia orchidacea (Leguminosae, Caesalpinioideae). Am. J. Bot. 95 (11), 1349-1365 (2008).
  16. Ratnayake, K., Joyce, D. C., Webb, R. I. A convenient sample preparation protocol for scanning electron microscope examination of xylem-occluding bacterial biofilm on cut flowers and foliage. Sci. Hortic-Amsterdam. 140 (1), 12-18 (2012).
  17. Çolak, G., Celalettin Baykul, M., Gürler, R., Çatak, E., Caner, N. Investigation of the effects of aluminium stress on some macro and micro-nutrient contents of the seedlings of Lycopersicon esculentum Mill. by using scanning electron microscope. Pak. J. Bot. 46 (1), 147-160 (2014).
  18. Arafa, S. Z. Scanning electron microscope observations on the monogenean parasite Paraquadriacanthus nasalis from the nasal cavities of the freshwater fish Clarias gariepinus in Egypt with a note on some surface features of its microhabitat. Parasitol. Res. 110 (5), 1687-1693 (2012).
  19. Uppalapatia, S. R., Kerwinb, J. L., Fujitac, Y. Epifluorescence and scanning electron microscopy of host-pathogen interactions between Pythium porphyrae (Peronosporales, Oomycota)and Porphyra yezoensis (Bangiales, Rhodophyta). Bot. Mar. 44 (2), 139-145 (2001).
  20. Meaney, M., Haughey, S., Brennan, G. P., Fairweather, I. A scanning electron microscope study on the route of entry of clorsulon into the liver fluke, Fasciola hepatica. Parasitol. Res. 95 (2), 117-128 (2005).
  21. Sundarasekar, J., Sahgal, G., Subramaniam, S. Anti-candida activity by Hymenocallis littoralis extracts for opportunistic oral and genital infection Candida albicans. Bangladesh J. Pharmacol. 7 (3), 211-216 (2012).
  22. Benhamou, N., Rey, P., Picard, K., Tirilly, Y. Ultrastructural and cytochemical aspects of the interaction between the mycoparasite Pythium oligandrum and soilborne plant pathogens. Phytopathology. 89 (6), 506-517 (1999).
  23. Singh, A., et al. First evidence of putrescine involvement in mitigating the floral malformation in mangoes: A scanning electron microscope study. Protoplasma. 251 (5), 1255-1261 (2014).
  24. Xiang, C., et al. Fine mapping of a palea defective 1 (pd1), a locus associated with palea and stamen development in rice. Plant Cell Rep. 34 (12), 2151-2159 (2015).
  25. Mendoza, L., Hernandez, F., Ajello, L. Life cycle of the human and animal oomycete pathogen Pythium insidiosum. J. Clin. Microbiol. 31 (11), 2967-2973 (1993).
  26. Bello, M. A., Rudall, P. J., González, F., Fernández, J. L. Floral morphology and development in Aragoa (Plantaginaceae) andrelated members of the order Lamiales. Int. J. Plant Sci. 165 (5), 723-738 (2004).
  27. Bello, M. A., Hawkins, J. A., Rudall, P. J. Floral morphology and development in Quillajaceae and Surianaceae (Fabales), the species-poor relatives of Leguminosae and Polygalaceae. Ann. Bot. 100 (4), 1491-1505 (2007).
  28. Bello, M. A., Hawkins, J. A., Rudall, P. J. Floral ontogeny in Polygalaceae and its bearing on the homologies of keeled flowers in Fabales. Int. J. Plant Sci. 171 (5), 482-498 (2010).
  29. Bello, M. A., Alvarez, I., Torices, R., Fuertes-Aguilar, J. Floral development and evolution of capitulum structure in Anacyclus (Anthemideae, Asteraceae). Ann. Bot. 112 (8), 1597-1612 (2013).
  30. Bello, M. A., Martínez-Asperilla, A., Fuertes-Aguilar, J. Floral development of Lavatera trimestris and Malva hispanica reveals the nature of the epicalyx in the Malva generic alliance. Bot. J. Linn. Soc. 181 (1), 84-98 (2016).
  31. Calonge, F. D., Martínez, A. J., Falcó, I., Samper, L. E. Phellorinia herculanea f. stellata f. nova encontrada en España. Bol. Soc. Micol.Madrid. 35 (1), 65-70 (2011).
  32. Liu, Y., et al. Deciphering microbial landscapes of fish eggs to mitigate emerging diseases. ISME J. 8 (10), 2002-2014 (2014).
  33. Sandoval-Sierra, J. V., Diéguez-Uribeondo, J. A comprehensive protocol for improving the description of Saprolegniales (Oomycota): two practical examples (Saprolegnia aenigmatica sp. nov. and Saprolegnia racemosa sp. nov.). PLOS one. , (2015).
  34. Endress, P. K. Zur vergleichenden Entwicklungsmorphologie, Embryologie und Systematik bei Laurales. Bot. Jahrb. Syst. 92 (2), 331-428 (1972).
  35. Tucker, S. Floral development in Saururus cernuus (Saururaceae):1. Floral initiation and stamen development. Am. J. Bot. 62 (3), 993-1005 (1975).
  36. Endress, P. K., Matthews, M. L. Progress and problems in the assessment of flower morphology in higher-level systematics. Plant Syst. Evol. 298 (2), 257-276 (2012).
  37. Beakes, G. W., Glockling, S. L., Sekimoto, S. The evolutionary phylogeny of the oomycete "fungi&#34. Protoplasma. 249 (1), 3-19 (2012).
  38. Romansic, J. M., et al. Effects of the pathogenic water mold Saprolegnia ferax on survival of amphibian larvae. Dis. Aquat. Organ. 83 (3), 187-193 (2009).
  39. van West, P. Saprolegnia parasitica, an oomycete pathogen with a fishy appetite: new challengues for an old problem. Mycologist. 20 (3), 99-104 (2006).
  40. Johansen, D. A. . Plant microtechnique. , (1940).
  41. Unestam, T. Studies on the crayfish plague fungus Aphanomyces astaci. Some factors affecting growth in vitro. Physiol. Plantarum. 18 (2), 483-505 (1965).
  42. Cerenius, L., Söderhäll, K. Repeated zoospore emergence from isolated spore cysts of Aphanomyces astaci. Exp. Mycol. 8 (4), 370-377 (1984).
  43. Diéguez-Uribeondo, J., Cerenius, L., Söderhäll, K. Repeated zoospore emergence in Saprolegnia parasitica. Mycol. Res. 98 (7), 810-815 (1994).
  44. Söderhäll, K., Svensson, E., Unestam, T. Chitinase and protease activities in germinating zoospore cysts of a parasitic fungus, Aphanomyces astaci, Oomycetes. Mycopathologia. 64 (1), 9-11 (1978).
  45. Echlin, P. . Handbook of sample preparation for scanning electron microscopy and X-Ray Microanalysis. , (2009).
  46. Osumi, M., et al. Preparation for observation of fine structure of biological specimens by high-resolution SEM. Microscopy. 32 (4), 321-330 (1983).
  47. Rezinciuc, S. . The Saprolegniales morpho-molecular puzzle: an insight into markers identifying specific and subspecific levels in main parasites. , (2013).

Tags

Plant Biology

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved