Gebruik maken van micro-CT-scanning om parasitaire plant-gastheer interacties te analyseren

Micro-CT is een niet-destructief hulpmiddel dat plantstructuren in drie dimensies kan analyseren. Het huidige protocol beschrijft de monstervoorbereiding om micro-CT te gebruiken om de parasitaire plantstructuur en -functie te analyseren. Verschillende soorten worden gebruikt om de voordelen van deze methode te benadrukken in combinatie met specifieke preparaten.

Micro-CT-scanning is een ingeburgerd hulpmiddel geworden bij het onderzoeken van de structuur en functie van planten. De niet-destructieve aard, gecombineerd met de mogelijkheid van driedimensionale visualisatie en virtuele secties, heeft nieuwe en steeds gedetailleerdere analyse van complexe plantenorganen mogelijk gemaakt. Interacties tussen planten, inclusief tussen parasitaire planten en hun gastheren, kunnen ook worden onderzocht. Monstervoorbereiding voor het scannen wordt echter cruciaal vanwege de interactie tussen deze planten, die vaak verschillen in weefselorganisatie en samenstelling. Bovendien moet rekening worden gehouden met de grote diversiteit van parasitaire bloeiende planten, variërend van sterk gereduceerde vegetatieve lichamen tot bomen, kruiden en struiken, tijdens de bemonstering, behandeling en bereiding van parasiet-gastheermateriaal. Hier worden twee verschillende benaderingen beschreven voor het introduceren van contrastoplossingen in de parasiet en / of waardplanten, met de nadruk op het analyseren van het haustorium. Dit orgaan bevordert de verbinding en communicatie tussen de twee planten. Volgens een eenvoudige benadering kunnen details van haustoriumweefselorganisatie driedimensionaal worden onderzocht, zoals hier wordt getoond voor eufytoïde, wijnstok- en maretakparasitaire soorten. Het selecteren van specifieke contrasterende middelen en toepassingsbenaderingen maakt ook gedetailleerde observatie van endoparasietverspreiding in het gastheerlichaam mogelijk en detectie van directe vaat-tot-vatverbinding tussen parasiet en gastheer, zoals hier getoond voor een obligate wortelparasiet. Het hier besproken protocol kan dus worden toegepast op de brede diversiteit van parasitaire bloeiende planten om het begrip van hun ontwikkeling, structuur en functioneren te bevorderen.

Hoge resolutie X-ray microcomputed tomography (micro-CT) is een beeldvormingsmethode waarbij meerdere röntgenfoto's (projecties) van een monster worden opgenomen vanuit verschillende kijkhoeken en later worden gebruikt om een virtuele reconstructie van het monster^{te bieden 1}. Dit virtuele object kan vervolgens worden geanalyseerd, gemanipuleerd en gesegmenteerd, waardoor niet-destructieve verkenning in drie dimensies^{mogelijk is 2}. Oorspronkelijk ontworpen voor medische analyses en later voor industriële toepassingen, biedt micro-CT ook het voordeel van het visualiseren van inwendige organen en weefsels zonder de noodzaak....

1. Selectie van parasitaire plantenmonsters

1. Verzamel het volledige parasitaire plantenhaustorium, inclusief de aangehechte gastheerstam / wortel en segmenten van zowel proximale als distale uiteinden van het geparasiteerde gastheerorgaan; De ideale lengte van elk segment is gelijk aan het dubbele van de diameter van het Haustorium.
   OPMERKING: Neem voor laterale haustoria een deel van de parasietmoederstam/-wortel op waaruit het haustorium is gevormd (figuur 1A,B,D

Het haustorium van parasitaire planten is een complex orgaan dat bestaat uit verschillende weefsels en celtypen die zich verstrengelen en verbinden met de weefsels van een andere plant, gebruikt als gastheer²⁰. Micro-CT-scanning kan worden gebruikt om deze complexe structuur op een niet-destructieve en driedimensionale manier beter te begrijpen bij het analyseren van zowel kleine (Figuur 1A-C) als grote (Figuur 1D, E

Het gebruik van oplossingen voor zware metalen om het contrast van plantenweefsel te verbeteren, is een cruciale stap geworden in de monstervoorbereiding voor micro-CT-analyse. Verschillende verbindingen die algemeen beschikbaar zijn in laboratoria voor micromorfologie van planten zijn getest door Staedler et al., die aanbevelen fosfotungstaat te gebruiken als het meest effectieve middel in penetrerende monsters en de contrastindex⁸ te verhogen. De resultaten die hier zijn verkregen bij de analyse.......

Ik wil dr. Simone Gomes Ferreira (Microtomography Laboratory, University of Sao Paulo, Brazilië) en Dr. Greg Lin (Center for Nanoscale Systems, Harvard University, VS) bedanken voor hun belangrijkste hulp en onmisbare gebruikerstraining voor verschillende microtomografiesystemen en data-analysesoftware. Ik dank ook het personeel van de EEB Greenhouse aan de Universiteit van Connecticut (VS), in het bijzonder Clinton Morse en Matthew Opel voor het leveren van de exemplaren van Viscum minimum. Dr. John Wenzel bood de gelegenheid en grote hulp voor het bemonsteren van Pyrularia pubera. MSc. Carolina Bastos, MSc. Yasmin Hirao en Talitha Motta hebben enor....