マイクロCTスキャンを活用して寄生植物と宿主の相互作用を解析

マイクロCTは、植物の構造を3次元で解析できる非破壊ツールです。本プロトコルは、寄生植物の構造と機能を分析するためにマイクロCTを活用するためのサンプル調製について説明しています。特定の調製物と組み合わせた場合のこの方法の利点を強調するために、異なる種が使用される。

マイクロCTスキャンは、植物の構造と機能を調査するための確立されたツールになりました。その非破壊的な性質は、3次元の視覚化と仮想セクショニングの可能性と相まって、複雑な植物器官の斬新でますます詳細な分析を可能にしました。寄生植物とその宿主の間を含む植物間の相互作用も調査できます。ただし、スキャン前のサンプル調製は、組織組織や組成が異なることが多いこれらの植物間の相互作用のために重要になります。さらに、高度に減少した栄養体から樹木、ハーブ、低木に至るまで、寄生顕花植物の幅広い多様性は、寄生虫宿主材料のサンプリング、処理、および調製中に考慮する必要があります。ここでは、寄生虫および/または宿主植物にコントラスト溶液を導入するための2つの異なるアプローチが、吸器の分析に焦点を当てて説明されています。この器官は、2つの植物間のつながりとコミュニケーションを促進します。簡単なアプローチに従って、ユーストリウム組織組織の詳細を、真正植物、つる、ヤドリギの寄生種についてここに示すように、3次元で探索することができます。特定の造影剤と適用アプローチを選択することで、宿主体内での内部寄生虫の広がりを詳細に観察し、寄生生物と宿主の間の直接的な血管間接続を検出することもできます。したがって、ここで説明するプロトコルは、寄生顕花植物の幅広い多様性に適用して、それらの発達、構造、および機能の理解を進めることができます。

高解像度X線マイクロコンピュータ断層撮影(マイクロCT)は、サンプルの複数のX線写真(投影)を異なる視野角から記録し、後でサンプル¹の仮想再構成を提供するイメージング方法です。この仮想オブジェクトは、分析、操作、およびセグメント化できるため、3次元^での非破壊的な探索が可能になります2。当初は医療分析用に設計され、後に産業用途向けに設計されたマイクロCTは、侵襲的な手順を必要とせずに内臓や組織を視覚化できるという利点も提供します³。他の形式のイメージングと同様に、マイクロCTは視野とピクセルサイズのトレードオフを伴うため、大きなサンプルの高解像度イメージングはほとんど達成できません⁴。高エネルギーX線源(すなわち、シンクロトロン)および二次光学倍率の使用の進歩は絶えず行われており、最小分解能は100nm未満に達することができる^5,6。それにもかかわらず、大きなサンプルではより長いスキャン時間が必要であり、サンプルの移動やスキャナー内の変形によるアーチファクトの可能性が高まります。さらに、マイクロCTは一般に、サンプル内の自然な密度変動と、サンプルがX線とどのように相互作用するかによって制限されます。密度の高いサンプルを透過するに....

1.寄生植物のサンプル選択

1. 付着した宿主の茎/根、および寄生した宿主器官の近位端と遠位端の両方のセグメントを含む、寄生植物吸器全体を収集します。各セグメントの理想的な長さは、ハウストリアムの直径の2倍に相当します。
   注:外側吸器の場合は、吸器が形成された寄生虫の母茎/根の一部を含めます(図1A、B、D)。内部寄生虫の.......

寄生植物の吸器は、宿主²⁰として使用される、別の植物の組織と絡み合って接続する異なる組織および細胞型を含む複雑な器官である。マイクロCTスキャンは、小さな(図1A-C)と大きな(図1D、E)の吸器の両方を分析する際に、この複雑な構造を非破壊的かつ3次元的な方法でよりよく理解する?.......

植物組織のコントラストを改善するための重金属溶液の使用は、マイクロCT分析のためのサンプル調製における重要なステップとなっています。植物のマイクロ形態学研究所で一般的に入手可能ないくつかの化合物がStaedlerらによってテストされており、サンプルの浸透とコントラスト指数^の増加に最も効果的な薬剤としてリンタングステン酸を使用することを推奨していま.......

シモーネ・ゴメス・フェレイラ博士(ブラジル、サンパウロ大学マイクロトモグラフィー研究所)とグレッグ・リン博士(ハーバード大学ナノスケールシステムセンター、米国)には、さまざまなマイクロトモグラフィーシステムとデータ解析ソフトウェアに関する最も重要な支援と不可欠なユーザートレーニングに感謝します。また、コネチカット大学(米国)のEEB温室のスタッフ、特に ビスカムミニマムの標本を提供してくれたクリントンモースとマシューオペルにも感謝します。ジョン・ウェンツェル博士は、 Pyrularia puberaのサンプリングの機会と大きな助けを提供しました。Carolina Bastos修士、Yasmin Hirao修士、Talitha Mottaは、 Scybalium fungiformeのサンプリングに大いに役立ちました。アリアドネ・フルタド博士、フェルナンダ・オリベイラ博士、マリア・アリーン・ネベス博士は、内生性真菌の分析にフロキシンBを使用するためのリファレンスを提供しました。ブリュッセル自由大学でのビデオ録画は、フィリップ・クレイス博士、クリストフ・スヌーク博士、ジェイク・グリフィス修士、バラバラ・ヴェセルカ博士、ハリー・オールド・ヴェンテリンク博士の助けを借りて可能になりました。資金は、高等教育要員の改善のための調整(CAPES、ブラジル)とハーバード大学ハーバリア(米国)によって提供されました。