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.

MERK: Reagenser for å være forberedt for Serial Block Face Imaging av Coral Samples 1. Preinfiltration Wax <ol><li> Smelt 3,6 g stearin flak i et begerglass. Bland godt på en varm plate (60-70 ° C). </li><li> Tilsett 400 mg av Sudan IV (for å minimalisere voks bakgrunnsfluorescens). Bland godt og vente til en rød gjennomskinnelig løsning er oppnådd. </li><li> Legg 96 ml varmt smeltet parafin (100%) og bland godt. </li></ol> 1.2) Inkludering Wax <ol><li> Sme...

<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>

Korallrev forskning er en svært tverrfaglig forskningsinnsats, som involverer analyse av samtidige fysiske, kjemiske og biologiske fenomener som opererer i det marine miljø. Studiet av komplekse korallrev økosystemer er derfor best ferdig i løpet av noen &#39;Powers of Ten&#39; kontekstuelle rammeverk (Figur 10). Denne grafisk sammenstilling illustrerer at korall økosystem dekker et bredt spekter av romlige dimensjoner (10 -9-10 5 m). Videre illustrerer denne øvelsen at geobiological an...

Global oppvarming og medfølgende miljøendringer er direkte påvirker helse og fordelingen av tropiske marine koraller 1-4. Flere virkninger blir observert, inkludert korallbleking og fremveksten av smittsomme sykdommer 5-6. Imidlertid vil mer nøyaktig prediksjon av fremtidig korall svar på disse miljøtrusler krever at en histologisk &quot;baseline&quot; etableres, som definerer vev morfologi og celle sammensetning og fordeling for &quot;tilsynelatende friske&quot; koraller. I sin tur, &quot;påvirket&quot; koraller kan deretter kvantitativt forhold. Videre bør dette baseline etableres for tilsynelatende friske koraller under en rekke miljøforhold, slik at &quot;sunn reaksjon&quot; kan også måles på tvers av miljø gradienter. Som et første skritt mot å etablere denne baseline, har en høyoppløselig 3D studie foretatt av hvordan tilsynelatende sunn koraller polypp vevmorfologi og cellulær sammensetning reagerer på økninger i vanndybde (WD) og tilhørende reduksjon i sollys irradians. Resultatene kan så brukes til å etablere en mer omfattende forståelse av mekanistisk korall tilpasning, samt å få innsikt i korall-symbiont evolusjon og forbedring av lys høsting. Steinkoraller (Scleractinia) er koloni marine virvelløse dyr som spiller vertskap for en kompleks samling av andre mikroorganismer, kollektivt referert til som koraller holobiont 7-10. Forskningen foretatt i denne studien søker å bruke en pakke med cutting-edge imaging teknologi å samtidig spore endringer med økende vanndyp i vevet pigmenter og symbiotisk zooxanthellae av tilsynelatende friske verts koraller. Dette vil etablere den nødvendige sammenlignende vev celle &quot;baseline&quot; over en batymetrisk gradient for tilsynelatende friske koraller og fungere som indikatorer på koraller heaLTH 10. Korall pigmenter, kalt chromatophores, handle for å absorbere, reflektere, scatter, brekker, diffract, eller på annen måte forstyrre hendelsen solstråling 11. Den zooxanthellae-chromatophore endosymbiotic forholdet har aktivert coevolution strategisk fordelaktig lys-høsting optimalisering og skjelettvekststrategier, samt trofiske plastisitet (skiftende fôringsstrategier back-og-tilbake fra autotrophy å heterotrophy) for koraller dyr 12. Den sørlige karibiske øya nasjon av Curaçao (tidligere en del av De nederlandske Antillene) ligger ca 65 km nord for Venezuela i øst-vest trending Aruba-La Blanquilla skjærgården (figur 1A). Den 70 km lange sørkysten av Curaçao inneholder en kontinuerlig moderne og miocen-pliocen-pleistocen-Holocene gamle fringing korallrev kanalen 13,14. Gjennomsnittlig årlig SST på Curaçao varierer ca 3 ° C enett år om gangen, alt fra et minimum på 26 ° C i slutten av januar til maksimalt 29 ° C i begynnelsen av september, med en gjennomsnittlig årlig temperatur på 27,5 ± 0,5 º C (NOAA SST datasett, 2000-2010). Korallrevet ved Playa Kalki (12 ° 22&#39;31.63 &quot;N, 69 ° 09&#39;29.62&quot; W), liggende nær nordvestspissen av Curaçao (figur 1A), ble valgt for prøvetaking fordi det har vært tidligere godt studert og marine økosystem på dette stedet er badet i frisk nonpolluted sjøvann 7,15-19. . To nært beslektede scleractinian korallarter, M. annularis og M faveolata, ble valgt for eksperimentering og analyse i denne studien fordi hver art: (1) utstillinger distinkt forskjellige og nonoverlapping batymetriske distribusjoner på rev veiene med hensyn til sokkelen pause og assosiert karbonat sedimentære avsetningsmiljø (M. annularis range = 0-10 m WD; M. faveolataområde = 10-20 m WD 20; figurene 1B, 2A og 2B); (2) er en vanlig korallrev rammeverk byggmester hele det karibiske hav 21; og (3) har godt studert økologiske, fysiologiske, og evolusjonære relasjonene 22. Feltet prøvetaking for denne studien ble gjennomført ved hjelp av standard dykking teknikker offshore av Playa Kalki på Curaçao. Et grunt til dypt vann batymetriske transekt ble etablert som kjørte over sokkelen, over sokkelen pause, og inn i de dype vann forgrunnen rev miljøer. Tilsynelatende friske koraller hoder ble deretter identifisert for prøvetaking langs denne batymetrisk transektet, inkludert: (1) tre individuelle ~ 1 m diameter korallhoder M. annularis, som alle var på 5 m vanndyp (WD); og (2) tre individuelle ~ 1 m diameter korallhoder M. faveolata, som alle var på 12 m WD. Photosynthetically aktiv stråling (PAR) ble målt som 33-36% PAR ved 5 m WD og 18-22% PAR på 10 m WD. Prøvetakingen ble utført i januar når SST var 26 ° C ved vanndybder på både 5 m og 12 m. Hver av disse seks koraller hoder ble samplet i tre eksemplarer på tilsvarende romlige posisjoner (ie., Ca 45 ° N breddegrad på hver av de seks halvkuleformet koraller hoder). Hver enkelt prøve besto av en 2,5 cm diameter korall vev-skjelett kjerne biopsi som ble samlet inn med en renset bue punch. Tre koraller vev-skjelett biopsier ble samplet på standard SCUBA med hansker fra hver av de korallhoder (9 fra M. annularis kolonier ved 5 m WD og 9 fra M. faveolata på 12 m WD). Umiddelbart etter innsamling på dybde, ble hver biopsi kjerneprøve plasseres i et sterilt 50 ml sentrifugerør av polypropylen, skrue-toppen forsegles, og returneres til overflaten. Sjøvannet ble dekantert fra hvert sentrifugerør og hver kjernebiopsi ble deretter nedsenket, lagres og transporteres i 4% paraformaldehyd. <p class=&quot;Jove_content&quot;&gt; SBFI bildebehandling har tidligere blitt utført på et bredt spekter av biologiske prøver, inkludert hel-hjerne og hel-hjertet menneskelig vev, intakte mus embryoer, sebra fisk embryoer, og flere typer dyr prøver med intakte bein 23-30. De fleste av disse studiene benyttet optisk / lysmikroskopi med enten fluorescens eller lyse feltteknikker. Men studier har blitt utført ved ultra-høy forstørrelse ved hjelp av scanning elektronserie blokk ansiktet bildebehandling i det siste 31. I denne studien har en modifisert SBFI protokoll utviklet for og brukes på koraller for første gang. Fordi M. annularis og M. faveolata korall polypper er 1-2 mm i tykkelse, ville ingen av de rutinemessige lysmikroskopi teknikker være i stand til å trenge inn i hele tykkelsen av koraller polypp vev. Derfor har vi SBFI prøveopparbeidelse protokollen spesielt utviklet for korallprøver. I tillegg har vi tilpasset designet en stereo holder, Som er motorisert for å bevege seg i både x og y-retningene. Denne anordning tar bilder av blokken flate av prøven i stedet for å samle delene ved hjelp av en vanlig mikrotomen i front av mikroskop. Vi har også innført en annen ikke-lineære optiske to-foton mikroskopisk teknikk for å bli det same koraller polypper over hele tykkelsen av koraller vev. Dette overvinner de begrensninger som følger av SBFI i form av decalcification og muligheten for endringer i vev morfologi og volum (krympende) som kan induseres av behandlingsprotokoller prøveopparbeidelse (dehydrering) og. Videre ble utslipps profiler fra korallene spektralt vedtatt å identifisere sine peak utslipp og variasjoner mellom chromatophores og fotosyntese zooxanthellae. Disse resultatene ble vurdert i sammenheng med den metode som brukes, og deres individuelle fordeler med hensyn til anskaffelses tid, analyse tid, og evnen til å løse gode strukturelle detaljer uten at structural integritet av koraller vev.

<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 integrert pakke med bildeteknikker har blitt brukt for å bestemme den tredimensjonale (3D) morfologi og cellestruktur av polypp vev bestående Karibia rev bygningen koraller Montastraea annularis og M. faveolata. Disse metodene inkluderer fluorescens mikroskopi (FM), serie blokk ansiktet imaging (SBFI), og to-foton konfokal laser scanning mikroskopi (TPLSM). SBFI gir dype vev bildebehandling etter fysisk seksjonering; Det detaljer vev overflatestruktur og 3D-visualisering til vev dybder på mer enn 2 mm. Komplementær FM og TPLSM avkastning ultra-høyoppløselige bilder av vev cellestruktur. Resultatene er: (1) identifisert tidligere har vært rapportert fliket vev morfologier på den ytre vegg av individuelle korall polypper, og (2) skapte de første overflatekart av 3D-fordeling og tetthet av vev chromatophores og algelignende dinoflagellate zooxanthellae endosymbionts. Spectral absorpsjon ertks 500 nm og 675 nm på henholdsvis, antyder at M. annularis og M. faveolata inneholde lignende typer klorofyll og chromatophores. Imidlertid, M. annularis og M. faveolata oppviser betydelige forskjeller i vevet tetthet og 3D fordeling av disse viktige cellulære komponenter. Denne studien fokuserer på avbildningsmetoder indikerer at SBFI er svært nyttig for analyse av store mm-skjellprøver av decalcified korall vev. Gratis FM og TPLSM avsløre subtile Submillimeter skala endringer i mobilnettet fordeling og tetthet i nondecalcified korall vevsprøver. Den TPLSM teknikken gir: (1) minimalt invasiv prøvepreparering, (2) overlegen optisk snitte evne, og (3) minimal lys absorpsjon og spredning, samtidig som tillater dype vev avbildning.

En tilpasset utformet SBFI apparat (fremstilt spesielt for den foreliggende studie, figur 3) produserte den første detaljerte 3D digitale terrengkart (dems) av den ytre overflatestruktur og morfologi av M. annularis og M. faveolature korall polypper (figur 4 og SI Videoer 1-2). Dette ga bilder av tidligere ubeskrevne stablede fliker av korall vev konsentrisk stråler utover fra midten av hver polypp (figur 4B, 4D og 4E). Disse lappene...

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

Multimodal optisk mikros Metoder Avslør Polyp Tissue morfologi og struktur i Caribbean Reef Bygge Koraller

En integrert pakke med bildeteknikker har blitt brukt for å bestemme polypp morfologi og vev struktur i Karibia koraller Montastraea annularis og M. faveolata. Fluorescens, serie blokk ansikt, og to-foton konfokal laser scanning mikroskopi har identifisert lobate struktur, polypp vegger, og estimert chromatophore og zooxanthellae tettheter 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

Optimalisert negativ farging: en High-throughput Protokoll for Undersøke Liten og Asymmetric Protein 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 for Soil Omsampling å overvåke endringer i den kjemiske Konsentrasjoner av skogsjord

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

Bygge dobbeldekker feller for tidlig deteksjon av Emerald aske Borer

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 Testing av strømmen miljø egnet for unge ferskvann perle blåskjell med i 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

Fabrikasjon av Anisotrop polymere kunstig Antigen presentere 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

Automatisert 3D optisk sammenheng tomografi til belyse biofilm Morphogenesis over store romlige 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

Leaf Area index estimering bruke tre distinkte metoder i Pure løvskog stands

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

Fluorescensmerkete merket bakterier som Tracer å avdekke Novel trasé organisk Carbon 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

Standardiserte metoder for måling av induksjon av varmesjokkresponsen 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 for overvåking av bunnøkosystemer ved hjelp av struktur-fra-bevegelse fotogrammetri

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