Sfruttare la scansione micro-CT per analizzare le interazioni parassitarie pianta-ospite

Micro-CT è uno strumento non distruttivo in grado di analizzare le strutture delle piante in tre dimensioni. Il presente protocollo descrive la preparazione del campione per sfruttare la micro-CT per analizzare la struttura e la funzione delle piante parassite. Diverse specie sono utilizzate per evidenziare i vantaggi di questo metodo se accoppiato con preparazioni specifiche.

La scansione micro-CT è diventata uno strumento consolidato nello studio della struttura e della funzione dell'impianto. La sua natura non distruttiva, unita alla possibilità di visualizzazione tridimensionale e sezionamento virtuale, ha permesso analisi nuove e sempre più dettagliate di organi vegetali complessi. Possono anche essere esplorate le interazioni tra le piante, comprese quelle tra le piante parassite e i loro ospiti. Tuttavia, la preparazione del campione prima della scansione diventa cruciale a causa dell'interazione tra queste piante, che spesso differiscono nell'organizzazione e nella composizione dei tessuti. Inoltre, l'ampia diversità delle piante da fiore parassite, che vanno dai corpi vegetativi altamente ridotti agli alberi, alle erbe e agli arbusti, deve essere considerata durante il campionamento, il trattamento e la preparazione del materiale ospite del parassita. Qui vengono descritti due diversi approcci per introdurre soluzioni di contrasto nel parassita e/o nelle piante ospiti, concentrandosi sull'analisi dell'haustorium. Questo organo promuove la connessione e la comunicazione tra le due piante. Seguendo un approccio semplice, i dettagli dell'organizzazione del tessuto haustorium possono essere esplorati tridimensionalmente, come mostrato qui per le specie parassite eufitoidi, vite e vischio. La selezione di specifici agenti di contrasto e approcci applicativi consente anche un'osservazione dettagliata della diffusione dell'endoparassita all'interno del corpo ospite e il rilevamento della connessione diretta vaso-vaso tra parassita e ospite, come mostrato qui per un parassita radice obbligato. Pertanto, il protocollo discusso qui può essere applicato all'ampia diversità delle piante da fiore parassite per far progredire la comprensione del loro sviluppo, struttura e funzionamento.

La tomografia microcomputerizzata a raggi X ad alta risoluzione (micro-CT) è un metodo di imaging in cui più radiografie (proiezioni) di un campione vengono registrate da diversi angoli di visione e successivamente utilizzate per fornire una ricostruzione virtuale del campione¹. Questo oggetto virtuale può quindi essere analizzato, manipolato e segmentato, consentendo l'esplorazione non distruttiva in tre dimensioni². Inizialmente progettata per analisi mediche e successivamente per applicazioni industriali, la micro-CT offre anche il vantaggio di visualizzare organi interni e tessuti senza la necessità di procedure inva....

1. Selezione del campione di piante parassite

1. Raccogliere l'intero haustorio della pianta parassita, compreso il fusto / radice dell'ospite attaccato e segmenti di entrambe le estremità prossimali e distali dell'organo ospite parassitato; La lunghezza ideale di ogni segmento equivale al doppio del diametro dell'haustorium.
   NOTA: Per l'haustoria laterale, includere parte del fusto/radice madre del parassita da cui si è formato l'haustorio (Figura 1A,B,D.......

L'haustorio delle piante parassite è un organo complesso che comprende diversi tessuti e tipi di cellule che si intrecciano e si collegano con i tessuti di un'altra pianta, utilizzata come ospite²⁰. La scansione micro-CT può essere sfruttata per comprendere meglio questa complessa struttura in modo non distruttivo e tridimensionale quando si analizzano sia piccole (Figura 1A-C) che grandi (Figura 1D,E) haustori.......

L'uso di soluzioni di metalli pesanti per migliorare il contrasto dei tessuti vegetali è diventato un passo cruciale nella preparazione del campione per l'analisi micro-CT. Diversi composti comunemente disponibili nei laboratori di micromorfologia vegetale sono stati testati da Staedler et al., che raccomandano l'uso del fosfotungstato come agente più efficace nel penetrare i campioni e aumentare l'indice di contrasto⁸. I risultati ottenuti qui nell'analisi dell'haustorium di P. pubera .......

Vorrei ringraziare il Dr. Simone Gomes Ferreira (Microtomography Laboratory, Università di San Paolo, Brasile) e il Dr. Greg Lin (Center for Nanoscale Systems, Harvard University, USA) per il loro fondamentale aiuto e indispensabile formazione degli utenti per diversi sistemi di microtomografia e software di analisi dei dati. Ringrazio anche il personale della serra EEB dell'Università del Connecticut (USA), in particolare Clinton Morse e Matthew Opel per aver fornito gli esemplari di Viscum minimo. Il Dr. John Wenzel ha fornito l'opportunità e un grande aiuto per il campionamento di Pyrularia pubera. Carolina Bastos, Yasmin Hirao e Talitha Motta han....