Udnyttelse af mikro-CT-scanning til at analysere parasitære plante-værtsinteraktioner

Micro-CT er et ikke-destruktivt værktøj, der kan analysere plantestrukturer i tre dimensioner. Denne protokol beskriver prøveforberedelsen for at udnytte mikro-CT til at analysere parasitisk plantestruktur og funktion. Forskellige arter bruges til at fremhæve fordelene ved denne metode, når de kombineres med specifikke præparater.

Micro-CT-scanning er blevet et etableret værktøj til at undersøge planters struktur og funktion. Dens ikke-destruktive karakter kombineret med muligheden for tredimensionel visualisering og virtuel sektionering har muliggjort ny og stadig mere detaljeret analyse af komplekse planteorganer. Interaktioner mellem planter, herunder mellem parasitære planter og deres værter, kan også udforskes. Imidlertid bliver prøveforberedelse før scanning afgørende på grund af interaktionen mellem disse planter, som ofte adskiller sig i vævsorganisation og sammensætning. Desuden skal den brede mangfoldighed af parasitiske blomstrende planter, der spænder fra stærkt reducerede vegetative kroppe til træer, urter og buske, overvejes under prøveudtagning, behandling og forberedelse af parasitværtsmateriale. Her beskrives to forskellige tilgange til introduktion af kontrastopløsninger i parasitten og/eller værtsplanterne med fokus på analyse af haustorium. Dette organ fremmer forbindelse og kommunikation mellem de to planter. Efter en simpel tilgang kan detaljer om haustoriumvævsorganisation udforskes tredimensionelt, som vist her for euphytoid-, vin- og misteltenparasitære arter. Valg af specifikke kontrastmidler og anvendelsesmetoder muliggør også detaljeret observation af endoparasitspredning i værtskroppen og påvisning af direkte fartøj-til-fartøj-forbindelse mellem parasit og vært, som vist her for en obligatorisk rodparasit. Således kan protokollen, der diskuteres her, anvendes på den brede mangfoldighed af parasitære blomstrende planter for at fremme forståelsen af deres udvikling, struktur og funktion.

Højopløselig røntgenmikrocomputertomografi (mikro-CT) er en billeddannelsesmetode, hvor flere røntgenbilleder (fremskrivninger) af en prøve registreres fra forskellige synsvinkler og senere bruges til at tilvejebringe en virtuel rekonstruktion af prøven¹. Dette virtuelle objekt kan derefter analyseres, manipuleres og segmenteres, hvilket tillader ikke-destruktiv udforskning i tre dimensioner². Oprindeligt designet til medicinske analyser og senere til industrielle applikationer, giver mikro-CT også fordelen ved at visualisere indre organer og væv uden behov for invasive procedurer³. Ligesom andre ....

1. Valg af parasitisk planteprøve

1. Saml hele parasitplanten haustorium, inklusive den vedhæftede værtsstamme / rod og segmenter af både proksimale og distale ender af det parasiterede værtsorgan; Den ideelle længde af hvert segment svarer til dobbelt diameter af haustorium.
   BEMÆRK: For lateral haustoria skal du inkludere en del af parasitmoderstammen / roden, hvorfra haustoriet blev dannet (figur 1A, B, D). For endoparasitter indsamles et .......

Haustorium af parasitære planter er et komplekst organ, der omfatter forskellige væv og celletyper, der fletter sig sammen og forbinder med væv fra en anden plante, der anvendes som vært²⁰. Micro-CT-scanning kan udnyttes til bedre at forstå denne komplekse struktur på en ikke-destruktiv og tredimensionel måde, når man analyserer både små (figur 1A-C) og store (figur 1D, E) haustoria.

Brugen af tungmetalopløsninger til forbedring af plantevævskontrast er blevet et afgørende skridt i prøveforberedelse til mikro-CT-analyse. Flere forbindelser, der almindeligvis er tilgængelige i plantemikromorfologilaboratorier, er blevet testet af Staedler et al., Der anbefaler at bruge phosphotungstate som det mest effektive middel til penetrerende prøver og øge kontrastindeks⁸. Resultater opnået her i analysen af haustorium af P. pubera bekræfter denne anbefaling. Med hensyn .......

Jeg vil gerne takke Dr. Simone Gomes Ferreira (Microtomography Laboratory, University of Sao Paulo, Brasilien) og Dr. Greg Lin (Center for Nanoscale Systems, Harvard University, USA) for deres altoverskyggende hjælp og uundværlige brugeruddannelse til forskellige mikrotomografisystemer og dataanalysesoftware. Jeg takker også personalet på EEB Greenhouse ved University of Connecticut (USA), især Clinton Morse og Matthew Opel for at levere eksemplarerne af Viscum minimum. Dr. John Wenzel gav mulighed for og stor hjælp til prøveudtagning af Pyrularia pubera. MSc. Carolina Bastos, MSc. Yasmin Hirao og Talitha Motta hjalp meget med prøveudtagning af S....