Tirer parti de la micro-tomodensitométrie pour analyser les interactions parasites-plantes et hôtes

La micro-tomodensitométrie est un outil non destructif qui permet d’analyser les structures végétales en trois dimensions. Le présent protocole décrit la préparation de l’échantillon pour tirer parti de la micro-CT afin d’analyser la structure et la fonction parasitaires des plantes. Différentes espèces sont utilisées pour mettre en évidence les avantages de cette méthode lorsqu’elle est associée à des préparations spécifiques.

La micro-tomodensitométrie est devenue un outil établi dans l’étude de la structure et de la fonction des plantes. Sa nature non destructive, combinée à la possibilité d’une visualisation tridimensionnelle et d’une section virtuelle, a permis une analyse nouvelle et de plus en plus détaillée d’organes végétaux complexes. Les interactions entre les plantes, y compris entre les plantes parasites et leurs hôtes, peuvent également être explorées. Cependant, la préparation des échantillons avant le balayage devient cruciale en raison de l’interaction entre ces plantes, qui diffèrent souvent par l’organisation et la composition des tissus. De plus, la grande diversité des plantes à fleurs parasites, allant des corps végétatifs fortement réduits aux arbres, aux herbes et aux arbustes, doit être prise en compte lors de l’échantillonnage, du traitement et de la préparation du matériel hôte-parasite. Ici, deux approches différentes sont décrites pour introduire des solutions de contraste dans le parasite et / ou les plantes hôtes, en se concentrant sur l’analyse de l’haustorium. Cet organe favorise la connexion et la communication entre les deux plantes. En suivant une approche simple, les détails de l’organisation des tissus d’haustorium peuvent être explorés en trois dimensions, comme indiqué ici pour les espèces parasites euphytoïdes, vignes et gui. La sélection d’agents contrastés spécifiques et d’approches d’application permet également une observation détaillée de la propagation de l’endoparasite dans le corps de l’hôte et la détection d’une connexion directe de vaisseau à vaisseau entre le parasite et l’hôte, comme illustré ici pour un parasite racinaire obligatoire. Ainsi, le protocole discuté ici peut être appliqué à la grande diversité des plantes à fleurs parasites pour faire progresser la compréhension de leur développement, de leur structure et de leur fonctionnement.

La microtomodensitométrie à rayons X à haute résolution (micro-TDM) est une méthode d’imagerie dans laquelle plusieurs radiographies (projections) d’un échantillon sont enregistrées sous différents angles de vue et utilisées plus tard pour fournir une reconstruction virtuelle de l’échantillon¹. Cet objet virtuel peut ensuite être analysé, manipulé et segmenté, permettant une exploration non destructive en trois dimensions². Initialement conçu pour les analyses médicales et plus tard pour les applications industrielles, le micro-CT offre également l’avantage de visualiser les organes et tissus internes sans nécessiter de ....

1. Sélection d’échantillons de plantes parasites

1. Recueillir tout l’haustorium de la plante parasite, y compris la tige/racine de l’hôte attaché et les segments des extrémités proximales et distales de l’organe hôte parasité; La longueur idéale de chaque segment équivaut au double du diamètre de l’Haustorium.
   REMARQUE : Pour les haustoria latérales, inclure une partie de la tige/racine mère du parasite à partir de laquelle l’haustorium a été formé (

L’haustorium des plantes parasites est un organe complexe comprenant différents tissus et types de cellules qui s’entrelacent et se connectent avec les tissus d’une autre plante, utilisée comme hôte²⁰. Le micro-scanner peut être utilisé pour mieux comprendre cette structure complexe de manière non destructive et tridimensionnelle lors de l’analyse à la fois de petites (Figure 1A-C) et de grandes (Figure 1D,E

L’utilisation de solutions de métaux lourds pour améliorer le contraste des tissus végétaux est devenue une étape cruciale dans la préparation des échantillons pour l’analyse micro-CT. Plusieurs composés couramment disponibles dans les laboratoires de micromorphologie végétale ont été testés par Staedler et al., qui recommandent d’utiliser le phosphotungstate comme agent le plus efficace pour pénétrer les échantillons et augmenter l’indice^{de contraste 8}. Les résultats obte.......

Je tiens à remercier le Dr Simone Gomes Ferreira (Laboratoire de microtomographie, Université de Sao Paulo, Brésil) et le Dr Greg Lin (Center for Nanoscale Systems, Université Harvard, États-Unis) pour leur aide primordiale et leur formation indispensable aux différents systèmes de microtomographie et logiciels d’analyse de données. Je remercie également le personnel de la serre EEB de l’Université du Connecticut (États-Unis), en particulier Clinton Morse et Matthew Opel pour avoir fourni les spécimens de Viscum minimum. Le Dr John Wenzel a fourni l’opportunité et une grande aide pour l’échantillonnage de Pyrularia pubera. MSc. Carolina Bastos, MSc. ....