Name: multimodal optical microscopy methods reveal polyp tissue morphology and structure in caribbean reef building corals
Uploaded: 2014-09-05T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals at JoVE.com

We thank Donna Epps, histologist at Institute for Genomic Biology, University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC), for her capable technical assistance in sample preparation and sectioning. This work was supported by a research grant to B.W. Fouke from the Office of Naval Research (N00014-00-1-0609). In addition, C.A.H. Miller received grants from the UIUC Department of Geology Wanless Fellowship, UIUC Department of Geology Leighton fund and UIUC Department of Geology Roscoe Jackson fieldwork fund. Interpretations presented in this manuscript are those of the authors and may not necessarily represent those of the granting institutions. We also thank the Caribbean Research and Management of Biodiversity (Carmabi) laboratory on Cura&#231;ao for their support and collaboration in collecting the coral tissue biopsy samples. We thank Claudia Lutz, IGB Media Communication Specialist for her able language correction.

BEMÆRK: Reagenser at være forberedt på seriebloknummer Face Imaging for Coral Prøver 1. Preinfiltration Wax <ol><li> Smelt 3,6 g stearin flager i et bægerglas. Bland godt på en varm plade (60-70 ° C). </li><li> Tilsæt 400 mg Sudan IV (for at minimere voks baggrund fluorescens). Bland godt og vente, indtil en rød gennemsigtig løsning er opnået. </li><li> Tilføj 96 ml varm smeltet paraffin (100%), og bland godt. </li></ol> 1.2) Embedding Wax <ol><li> Smel...

<ol>
	<li>Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G. -. K., Tignor, M., Allen, S. K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., Midgley, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. , 1535 (2013).</li><li>Buddemeir, R. W., Kleypas, J. A., Aronson, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Coral Reefs &amp; Global Climate Change: Potential Contributions of Climate Change to Stresses on Coral Reef Ecosystems). 46, (2004).</li><li>Wilkinson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Status of coral reefs of the world. , 1-2 (2004).</li><li>Lough, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Climate+records+from+corals.">Climate records from corals.</a> WIREs Clim. Chang. 1, 318-331 (2010).</li><li>Harvell, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tropical+Archaea:+diversity+associated+with+the+surface+microlayer+of+corals.">Tropical Archaea: diversity associated with the surface microlayer of corals.</a> Mar. Ecol. Prog. Ser. 273, 81-88 (2004).</li><li>Rosenberg, E., Loya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Coral Health and Disease. , (2004).</li><li>Rohwer, F., Breitbart, M., Jara, J., Azam, F., Knowlton, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+of+bacteria+associated+with+the+Caribbean+coral+Montastrea+franksi.">Diversity of bacteria associated with the Caribbean coral Montastrea franksi.</a> Coral Reefs. 20, 85-91 (2001).</li><li>Frias-Lopez, J., Zerkle, A. L., Bonheyo, G. T., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partitioning+of+bacterial+communities+between+seawater+and+healthy,+black+band+diseased,+and+dead+coral+surfaces.">Partitioning of bacterial communities between seawater and healthy, black band diseased, and dead coral surfaces.</a> Appl. Environ. Microbiol. 68, 2214-2228 (2002).</li><li>Stanley, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evolution+of+modern+corals+and+their+early+history.">The evolution of modern corals and their early history.</a> Earth Sci. Rev. 60, 195-225 (2003).</li><li>Piggot, A. M., Fouke, B. W., Sivaguru, M., Sanford, R., Gaskins, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Change+in+zooxanthellae+and+mucocyte+tissue+density+as+an+adaptive+response+to+environmental+stress+by+the+coral+Montastraea+annularis.">Change in zooxanthellae and mucocyte tissue density as an adaptive response to environmental stress by the coral Montastraea annularis.</a> Mar. Biol. 156, 2379-2389 (2009).</li><li>Stanley, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosymbiosis+and+the+evolution+of+modern+coral+reefs.">Photosymbiosis and the evolution of modern coral reefs.</a> Evolution. 1, 3 (2006).</li><li>Gordon, B. R., Leggat, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Symbiodinium&#8212;Invertebrate+Symbioses+and+the+Role+of+Metabolomics.">Symbiodinium&#8212;Invertebrate Symbioses and the Role of Metabolomics.</a> Mar. Drugs. 8, 2546-2568 (2010).</li><li>Schlichter, D., Weber, W., Fricke, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+chromatophore+system+in+the+hermatypic,+deep-water+coral+Leptoseris+fragilis+(Anthozoa:+Hexacorallia).">A chromatophore system in the hermatypic, deep-water coral Leptoseris fragilis (Anthozoa: Hexacorallia).</a> Marine Biology. 89, 143-147 (1994).</li><li>Fouke, B. W., Meyers, W. J., Hanson, G. N., Beets, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronostratigraphy+and+dolomitization+of+the+Seroe+Domi+Formation,+Curacao,+Netherlands+Antilles.">Chronostratigraphy and dolomitization of the Seroe Domi Formation, Curacao, Netherlands Antilles.</a> Facies. 35, 293-320 (1996).</li><li>Frias-Lopez, J., Bonheyo, G. T., Jin, Q., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyanobacteria+associated+with+coral+black+band+disease+in+Caribbean+and+Indo-Pacific+reefs.">Cyanobacteria associated with coral black band disease in Caribbean and Indo-Pacific reefs.</a> Appl. Environ. Microbiol. 69, 2409-2413 (2003).</li><li>Frias-Lopez, J., Klaus, J., Bonheyo, G. T., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bacterial+community+associated+with+black+band+disease+in+corals.">The bacterial community associated with black band disease in corals.</a> Appl. Environ. Microbiol. 70, 5055-5062 (2004).</li><li>Frias-Lopez, J., Bonheyo, G. T., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+differential+gene+expression+in+bacteria+associated+with+coral+black+band+disease+using+RNA-arbitrarily+primed+PCR.">Identification of differential gene expression in bacteria associated with coral black band disease using RNA-arbitrarily primed PCR.</a> Appl. Environ. Microbiol. 70, 3687-3694 (2004).</li><li>Klaus, J. S., Frias-Lopez, J., Bonheyo, G. T., Heikoop, J. M., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+communities+inhabiting+the+healthy+tissues+of+two+Caribbean+reef+corals:+interspecific+and+spatial+variation.">Bacterial communities inhabiting the healthy tissues of two Caribbean reef corals: interspecific and spatial variation.</a> Coral Reefs. 24, 129-137 (2005).</li><li>Klaus, J., Janse, I., Sandford, R., Fouke, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coral+microbial+communities,+zooxanthellae,+and+mucus+along+gradients+of+seawater+depth+and+coastal+pollution.">Coral microbial communities, zooxanthellae, and mucus along gradients of seawater depth and coastal pollution.</a> Environ. Microbiol. 9, 1291-1305 (2007).</li><li>van Duyl, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atlas of the living reefs of Curacao and Bonaire (Netherlands Antilles). , (1985).</li><li>Carricart-Ganivet, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sea+surface+temperature+and+the+growth+of+the+West+Atlantic+reef+building+coral+Montastraea+annularis.">Sea surface temperature and the growth of the West Atlantic reef building coral Montastraea annularis.</a> J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 302, 249-260 (2004).</li><li>Barnes, D. J., Lough, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coral+skeletons:+Storage+and+recovery+of+environmental+information.">Coral skeletons: Storage and recovery of environmental information.</a> Global Chang. Biol. 2, 569-582 (1996).</li><li>Mohun, T. J., Weninger, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+volume+data+by+episcopic+three-dimensional+imaging+of+embryos.">Generation of volume data by episcopic three-dimensional imaging of embryos.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 6, 069591 (2012).</li><li>Mohun, T. J., Weninger, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+heart+development+using+high-resolution+episcopic+microscopy.">Imaging heart development using high-resolution episcopic microscopy.</a> Curr. Opin. Genet. Dev. 21, 573-578 (2011).</li><li>Mohun, T. J., Weninger, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embedding+embryos+for+episcopic+fluorescence+image+capturing+(EFIC).">Embedding embryos for episcopic fluorescence image capturing (EFIC).</a> Cold Spring Harb. Protoc. 6, 069575 (2012).</li><li>Rosenthal, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+high+resolution+three+dimensional+reconstruction+of+embryos+with+episcopic+fluorescence+image+capture.">Rapid high resolution three dimensional reconstruction of embryos with episcopic fluorescence image capture.</a> Birth Defects Res. C: Embryo Today: Rev. 72, 213-223 (2004).</li><li>Slyfield, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+surface+texture+visualization+of+bone+tissue+through+epifluorescence-based+serial+block+face+imaging.">Three-dimensional surface texture visualization of bone tissue through epifluorescence-based serial block face imaging.</a> J. Microsc. 236, 52-59 (2009).</li><li>Weninger, W., Mohun, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenotyping+transgenic+embryos:+a+rapid+3-D+screening+method+based+on+episcopic+fluorescence+image+capturing.">Phenotyping transgenic embryos: a rapid 3-D screening method based on episcopic fluorescence image capturing.</a> Nat. Genet. 30, 59-65 (2001).</li><li>Weninger, W., Mohun, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Three-dimensional analysis of molecular signals with episcopic imaging techniques. Reporter Genes. , 35-46 (2007).</li><li>Gerneke, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+imaging+microscopy+using+an+ultramiller+for+large+volume+3D+reconstruction+of+wax-and+resin-embedded+tissues.">Surface imaging microscopy using an ultramiller for large volume 3D reconstruction of wax-and resin-embedded tissues.</a> Microsc. Res. Tech. 70, 886-894 (2007).</li><li>Denk, W., Horstmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+block-face+scanning+electron+microscopy+to+reconstruct+three-dimensional+tissue+nanostructure.">Serial block-face scanning electron microscopy to reconstruct three-dimensional tissue nanostructure.</a> PLoS Biol. 2, e329 (2004).</li><li>Salih, A., Larkum, A., Cox, G., K&#252;hl, M., Hoegh-Guldberg, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+pigments+in+corals+are+photoprotective.">Fluorescent pigments in corals are photoprotective.</a> Nature. 408, 850-853 (2000).</li><li>Sivaguru, M., Mander, L., Fried, G., Punyasena, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+the+surface+texture+and+shape+of+pollen:+A+comparison+of+microscopy+techniques.">Capturing the surface texture and shape of pollen: A comparison of microscopy techniques.</a> PloS one. 7 (6), (2012).</li><li>Helmchen, F., Denk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+tissue+two-photon+microscopy.">Deep tissue two-photon microscopy.</a> Nat. Methods. 2, 932-940 (2005).</li></ol>

Koralrev forskning er en meget tværfaglig forskningsindsats, der omfatter analyse af den samtidige fysiske, kemiske og biologiske fænomener, der opererer i havmiljøet. Studiet af komplekse koralrev økosystemer er derfor bedst afsluttes inden for en &quot;Powers of Ten &#39;kontekstuelle ramme (Figur 10). Denne grafiske samling illustrerer, at koraller økosystem dækker en bred vifte af rumlige dimensioner (10 -9 til 10 5 m). Desuden er denne øvelse illustrerer, at geobiologic...

Global opvarmning og ledsagende miljøændringer direkte påvirker sundhed og distribution af tropiske marine koraller 1-4. Flere påvirkninger bliver overholdt, herunder koraller blegning og fremkomsten af infektionssygdomme 5-6. Mere præcis forudsigelse af fremtidige koral reaktion på disse trusler mod miljøet, vil dog kræve, at der etableres en histologisk &quot;baseline&quot;, som definerer vævsmorfologi og celle sammensætning og fordeling af &quot;tilsyneladende raske&quot; koraller. Til gengæld &quot;påvirket&quot; koraller kan derefter kvantitativt sammenlignes. Desuden bør der etableres denne baseline for tilsyneladende sunde koraller under forskellige miljømæssige forhold, således at &quot;sund reaktion&quot; også kan måles på tværs af miljømæssige gradienter. Som et indledende skridt i retning af oprettelse af denne baseline, har en høj opløsning 3D-undersøgelse er foretaget af, hvor tilsyneladende sunde koraller polyp vævmorfologi og cellulære sammensætning reagerer på stigninger i vanddybde (WD) og ledsagende fald i sollys bestråling. Resultaterne kan derefter bruges til at etablere en mere omfattende mekanistisk forståelse af koraller tilpasning, samt at få indsigt i koral-symbionten udvikling og forbedring af lys høst. Stenkoraller (Scleractinia) er koloniale marine hvirvelløse dyr, der spiller vært til en kompleks samling af andre mikroorganismer, samlet benævnt koraller holobiont 7-10. Den forskning, der foretages i nærværende undersøgelse ønsker at benytte en suite af cutting-edge imaging teknologier til samtidigt at spore ændringer med stigende vanddybde i vævet pigmenter og symbiotisk zooxanthellae af tilsyneladende raske vært koraller. Dette vil skabe det nødvendige sammenlignende væv celle &quot;baseline&quot; over en bathymetriske gradient i tilsyneladende sunde koraller og fungere som indikatorer for koraller HEALTH 10. Coral pigmenter, kaldet chromatophores, handle for at absorbere, reflektere, scatter, bryder, afbøje eller på anden måde forstyrre indfaldende solstråling 11. Den zooxanthellae-chromatophore endosymbiotic forhold har muliggjort coevolution strategisk fordelagtig lys høst optimering og skelet vækststrategier samt trofiske plasticitet (skiftende fodringsstrategier back-og-tilbage fra autotrophy til heterotrophy) for den koral dyr 12. Den sydlige caribiske ø-nation af Curaçao (tidligere en del af De Nederlandske Antiller) ligger ca 65 km nord for Venezuela i øst-vest Trendvisning Aruba-La Blanquilla øgruppe (figur 1A). De 70 km lange sydkyst Curaçao indeholder en kontinuerlig moderne og Miocæn-Pliocæn-Pleistocæn-Holocæn gamle sløring koralrev tarmkanalen 13,14. Mean årlig SST på Curaçao varierer ca. 3 ° C ennually, der spænder fra et minimum på 26 ° C i slutningen af ​​januar til et maksimum på 29 ° C i begyndelsen af ​​september, med en gennemsnitlig årlig temperatur på 27,5 ± 0,5 º C (NOAA SST Datasæt 2000-2010). Den koralrev ved Playa Kalki (12 ° 22&#39;31.63 &quot;N, 69 ° 09&#39;29.62&quot; W), der ligger nær den nordvestlige spids af Curaçao (figur 1A), blev valgt til prøveudtagning, fordi det tidligere har været godt undersøgt og marine økosystem på dette sted er badet i frisk nonpolluted havvand 7,15-19. . To nært beslægtede scleractinian koraller arter, M. annularis og M faveolata, blev udvalgt til eksperimenter og analyse i denne undersøgelse, fordi hver art: (1) udviser tydeligt forskellige og nonoverlapping bathymetriske fordelinger på revet tarmkanalen med hensyn til hylden pause og tilknyttede carbonat sedimentære depositional miljøer (M. annularis rækkevidde = 0-10 m WD M. faveolataområde = 10-20 m WD 20, figur 1B, 2A og 2B); (2) er en fælles koralrev rammer bygmester i hele det Caribiske Hav 21; og (3) har velundersøgte økologiske, fysiologiske og evolutionære relationer 22. Felt prøvetagning for den nuværende undersøgelse blev udført ved hjælp af standard dykning teknikker offshore for Playa Kalki på Curaçao. En lavvandet-til-dybt vand batymetriske transekt blev fastslået, at løb over hylden over hylden pausen, og i det dybe vand forgrunden reef miljøer. Tilsyneladende sund koraller hoveder blev derefter udpeget til prøvetagning langs denne bathymetriske transekt, herunder: (1) tre individuelle ~ 1 mi diameter koraller hoveder M. annularis, som alle var i 5 m vanddybde (WD); og (2) tre individuelle ~ 1 mi diameter koraller hoveder M. faveolata, som alle var på 12 m WD. Fotosyntetisk aktiv stråling (PAR) blev målt som 33-36% PAR i 5 m WD og 18-22% PAR ved 10 m WD. Stikprøver blev gennemført i januar, da SST var 26 ° C på vanddybder både 5 m og 12 m. Hver af disse seks koraller hoveder blev udtaget i tre eksemplarer ved ækvivalente rumlige positioner (dvs.. Ca. 45 ° nordlig bredde på hver af de seks halvkugleformede koraller hoveder). Hver enkelt prøve bestod af en 2,5 cm i diameter koral væv-skelet kerne biopsi, der blev opsamlet med en rengjort bue punch. Tre koral væv-skelet biopsier blev udtaget på standard SCUBA med behandskede hænder fra hver af de koraller hoveder (9 fra M. annularis kolonier på 5 m WD og 9 fra M. faveolata på 12 m WD). Umiddelbart efter indsamling på dybde, blev hver biopsi kerne prøve anbringes i en steril 50 ml centrifuge polypropylen rør, skrue-top forseglet, og vendte tilbage til overfladen. Havvandet blev dekanteret fra hvert centrifugerør og hver kerne biopsi blev derefter neddykket, opbevaret og transporteret i 4% paraformaldehyd. 23-30 hel-hjerne og hel-hjerte humane væv, intakte museembryoer, zebra fisk embryoner, og. De fleste af udnyttet optisk / lysmikroskopi med enten fluorescens eller lyse felt teknikker disse undersøgelser. Men undersøgelser har været gennemført ved ultra-høje forstørrelser anvender scanning elektron seriebloknummer ansigt billeddannelse i fortiden 31. I den foreliggende undersøgelse, er en modificeret SBFI protokol er udviklet til og anvendt til koraller for første gang. Fordi M. annularis og M. faveolata koralpolypper er 1-2 mm i tykkelse, ville ingen af de rutinemæssige lysmikroskopi teknikker være i stand til at trænge ind i hele tykkelsen af koraller polyp væv. Derfor har vi SBFI prøveforberedelse protokol specielt designet til koral prøver. Derudover har vi specialdesignet et stereomikroskop indehaveren, Der er motoriseret til at bevæge sig i både x og y-retningen. Dette apparat tager billeder af blokken flade af prøven snarere end at indsamle de sektioner ved hjælp af en regelmæssig mikrotom foran mikroskopet. Vi indførte også en anden ikke-lineær optisk to-foton mikroskopisk teknik til afbildning af samme koralpolypper over hele tykkelsen af ​​koral væv. Dette overvinder de begrænsninger, som SBFI i form af afkalkning og muligheden for ændringer i vævsmorfologi og volumen (skrumpende), der kan genereres af prøveforberedelse (dehydrering) og forarbejdning protokoller. Endvidere blev emissionsprofiler fra korallerne spektralt besluttet at identificere deres peak emissioner og variationer mellem chromatophores og den fotosyntetiske zooxanthellae. Disse resultater blev evalueret i forbindelse med den anvendte metode og deres særlige fordele i forbindelse med køb tid, analyse tid, og evnen til at løse fine strukturelle detaljer uden at kompromittere structural integritet af koraller væv.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Coral Tissue Skeleton</td>
			<td>None</td>
			<td>None</td>
			<td>2.5 cm Biopsy from natural habitat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arch Punch Coring Device</td>
			<td>C.S. Osborne and Company</td>
			<td>No. 149</td>
			<td>For Coral biopsy collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>RT 15700</td>
			<td>16% Pre-diluted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histoclear/Safeclear II</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>RT 64111-04</td>
			<td>Non-Toxic alternate to Xylene, Dehydration and Deparafinization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene and Ethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Dehydration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin Wax</td>
			<td>Richard Allen Scientific</td>
			<td>Type H REF 8338</td>
			<td>Infiltration solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vybar</td>
			<td>The Candle Maker</td>
			<td>None</td>
			<td>Component of Red Wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stearin</td>
			<td>The Candle Maker</td>
			<td>None</td>
			<td>Component of Red Wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sudan IV</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>S667-25</td>
			<td>Red Wax-Opaque background</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheat Germ Agglutinin (WGA)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>W32466</td>
			<td>For labeling&#160; Coral Mucus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>P36095</td>
			<td>Anti-fade mounting media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoro Dish</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>FD-35-100</td>
			<td>For two-photon imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XY Motor, Driver and Controller</td>
			<td>Lin Engineering</td>
			<td>211-13-01R0, R325, R256-RO</td>
			<td>XY Translational Movement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>DC-220</td>
			<td>Melting all wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Convection Oven</td>
			<td>Yamato</td>
			<td>DX-600</td>
			<td>Infiltration and Embedding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Processor</td>
			<td>Leica</td>
			<td>ASP 300</td>
			<td>Dehydration, Infiltration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>RM2055</td>
			<td>Disposable knifes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Stereolumar V 12</td>
			<td>1.5x (30 mm WD) Objective</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence Microscope with ApoTome</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Axiovert M 200, ApoTome I System</td>
			<td>Imaging thin section of a polyp: Zooxanthellae</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axiocam camera</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>MRm</td>
			<td>Monochrome camera 1388x1040 pixels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axiovision Software</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Version 4.8</td>
			<td>Image acquisition program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-Photon Laser</td>
			<td>Spectraphysics</td>
			<td>Maitai eHP, pulsed laser (70 fs)</td>
			<td>With DeepSee module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>LSM 710 with Spectral Detector</td>
			<td>34 channel PMT detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zen Software</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>2010 or above</td>
			<td>for two-photon and spectral image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaris Suite Software</td>
			<td>Bitplane, Inc.,</td>
			<td>Version 7.0 or above</td>
			<td>3D Volume, Iso-surface Rendering, Visualization</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multimodal optical microscopy methods reveal polyp tissue morphology and structure in caribbean reef building corals

En integreret suite af billeddannende teknikker er blevet anvendt til at bestemme den tredimensionelle (3D) morfologi og cellestruktur polyp væv omfattende Vestindien revet bygning koraller Montastraea annularis og M. faveolata. Disse tilgange omfatter fluorescensmikroskopi (FM), seriel blok ansigt imaging (SBFI), og to-foton konfokal laser scanning mikroskopi (TPLSM). SBFI giver dyb væv billedbehandling efter fysisk sektionering; Den beskriver vævet overfladestruktur og 3D-visualisering til væv dybder mere end 2 mm. Supplerende FM og TPLSM yield ultrahøje opløsning billeder af væv cellestruktur. Resultaterne er: (1) identificeret tidligere urapporteret tunget væv morfologier på den ydre væg af individuelle koralpolypper og (2) skabte de første overflade kort i 3D-distribution og væv tæthed af chromatophores og alger-lignende dinoflagellat zooxanthellae endosymbionts. Spectral absorption ærtaa 500 nm og 675 nm, antyder, at M. annularis og M. faveolata indeholde tilsvarende typer af klorofyl og chromatophores. Men M. annularis og M. faveolata udviser betydelige forskelle i vævstæthed og 3D-fordeling af disse centrale cellulære komponenter. Denne undersøgelse fokuserer på billeddiagnostiske metoder indikerer, at SBFI er særdeles nyttig til analyse af mm-skala prøver af afkalket koraller væv store. Gratis FM og TPLSM afslører subtile submillimeter skala ændringer i cellulær fordeling og tæthed i nondecalcified koral vævsprøver. Den TPLSM teknik giver: (1) minimalt invasiv prøveforberedelse, (2) overlegen optisk skæring evne, og (3) minimal lys absorption og spredning, mens det stadig tillader dybe væv billeddannelse.

En specialdesignet SBFI apparat (fremstillet specielt til denne undersøgelse, figur 3) producerede den første detaljerede 3D ​​digitale højdekort (Demokrater) af den ydre overflade tekstur og morfologi M. annularis og M. faveolature koralpolypper (Figur 4 og SI Videoer 1-2). Dette gav billeder af ikke tidligere beskrevet stablet lapper af koraller væv koncentrisk stråler udad fra midten af hver polyp (figur 4B, 4D og 4E). Diss...

Watch this Scientific Journal Video about Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals at JoVE.com

Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals

Multimodale Optisk mikroskopi Metoder Reveal Polyp vævsmorfologi og struktur i Caribien Reef Building Koraller

En integreret suite af billeddannende teknikker er blevet anvendt til at bestemme polyp morfologi og væv struktur i Caribien koraller Montastraea annularis og M. faveolata. Fluorescens, seriel blok ansigt, og to-foton konfokal laser scanning mikroskopi har identificeret tunget struktur, polyp væggene, og estimeret chromatophore og zooxanthellae tætheder og fordelinger.

An integrated suite of imaging techniques has been applied to determine the three-dimensional (3D) morphology and cellular structure of polyp tissues ...

Research

JoVE Journal

Environment

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Optimeret negativ farvning: en High-throughput protokol for behandlingen Små og asymmetrisk proteiners struktur ved elektronmikroskopi

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Metoder til Soil Resampling at overvåge ændringer i de kemiske Koncentrationer af skovbundens

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Building Double-decker Traps for Early Detection of Emerald Ash Borer

Bygning dobbeltdækker fælder for tidlig påvisning af smaragd aske soegeren

Emerald ash borer (EAB) (Agrilus planipennis Fairmaire), the most destructive forest insect to have invaded North America, has killed hundreds of millions ...

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

Bioindication afprøvning af Stream miljø egnethed for unge ferskvands perle muslinger med In Situ eksponering metoder

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol ...

Fabrication of Anisotropic Polymeric Artificial Antigen Presenting Cells for CD8+ T Cell Activation

Fabrikation af anisotrope polymere kunstige Antigen præsentere celler for CD8 + T-celle aktivering

Artificial antigen presenting cells (aAPC) are a promising platform for immune modulation due to their potent ability to stimulate T cells. Acellular ...

Automated 3D Optical Coherence Tomography to Elucidate Biofilm Morphogenesis Over Large Spatial Scales

Automatiseret 3D optisk kohærens tomografi til at belyse biofilm Morfogenesis over store rumlige skalaer

Biofilms are a most successful microbial lifestyle and prevail in a multitude of environmental and engineered settings. Understanding biofilm ...

Leaf Area Index Estimation Using Three Distinct Methods in Pure Deciduous Stands

Beregning af bladareal ved hjælp af tre forskellige metoder i rene løvfældende stande

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for ...

Fluorescently Labeled Bacteria as a Tracer to Reveal Novel Pathways of Organic Carbon Flow in Aquatic Ecosystems

Fluorescently mærkede bakterier som en Tracer til at afsløre nye veje af organisk kulstof flow i akvatiske økosystemer

Elucidating trophic interactions, such as predation and its effects, is a frequent task for many researchers in ecology. The study of microbial ...

Standardized Methods for Measuring Induction of the Heat Shock Response in Caenorhabditis elegans

Standardized Methods for Measuring Induction of the Heat Shock Response in Caenorhabditis elegans

Standardiserede metoder til måling af induktion af varmechokresponsen i Caenorhabditis elegans

The heat shock response (HSR) is a cellular stress response induced by cytosolic protein misfolding that functions to restore protein folding homeostasis, ...

A Field Primer for Monitoring Benthic Ecosystems Using Structure-From-Motion Photogrammetry

En feltprimer til overvågning af bentiske økosystemer ved hjælp af struktur-fra-bevægelse-fotogrammetri

Structure-from-motion (SfM) photogrammetry is a technique used to generate three-dimensional (3D) reconstructions from a sequence of two-dimensional (2D) ...