Name: micron-scale phenotyping techniques of maize vascular bundles based on x-ray microcomputed tomography
Uploaded: 2018-10-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography at JoVE.com

Cette recherche a été financée par National Nature Science Foundation of China (No.31671577), la Science et technologie Innovation spécial Construction financés par le programme de Pékin Académie d’Agriculture et foresterie Sciences(KJCX20180423), la recherche Programme de développement de la Chine (2016YFD0300605-01), la Fondation des sciences naturelles de Beijing (5174033), la Beijing Postdoctoral Foundation (2016 ZZ-66) et recherche la Beijing Academy of Agricultural et subvention de Sciences forestières (KJCX20170404),) JNKYT201604).

1. Protocole de préparation d’échantillon
<ol><li>Pour l’échantillonnage, recueillir la tige, feuilles et racines de plants de maïs frais et diviser en trois types de groupes d’échantillons (chaque groupe avec quatre répétitions). Ensuite, coupez-les en petits segments à l’aide d’une lame chirurgicale de la manière suivante : (1) coupe un segment du milieu de la tige entre-nœud 1 à 1,5 cm de longueur ; (2) couper un segment de la largeur de la feuille de 0,5 - 3 cm de longueur le long de l’axe ...

<ol>
	<li>Lucas, W. 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=The+plant+vascular+system:+evolution,+development+and+functions.">The plant vascular system: evolution, development and functions.</a> Journal of Integrative Plant Biology. 55, 294-388 (2013).</li><li>Gou, L., 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=Effect+of+population+density+on+stalk+lodging+resistant+mechanism+and+agronomic+characteristics+of+maize.">Effect of population density on stalk lodging resistant mechanism and agronomic characteristics of maize.</a> Acta Agronomica Sinia. 33, 1688-1695 (2007).</li><li>Hu, H., 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=QTL+mapping+of+stalk+bending+strength+in+a+recombinant+inbred+line+maize+population.">QTL mapping of stalk bending strength in a recombinant inbred line maize population.</a> Theoretical and Applied Genetics. 126, 2257-2266 (2013).</li><li>Wilson, J. R., Mertens, D. R., Hatfield, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolates+of+cell+types+from+sorghum+stems:+Digestion,+cell+wall+and+anatomical+characteristics.">Isolates of cell types from sorghum stems: Digestion, cell wall and anatomical characteristics.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 63, 407-417 (1993).</li><li>Hatfield, R., Wilson, J., Mertens, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition+of+cell+walls+isolated+from+cell+types+of+grain+sorghum+stems.">Composition of cell walls isolated from cell types of grain sorghum stems.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 79, 891-899 (1999).</li><li>Du, 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=Micron-scale+phenotyping+quantification+and+three-dimensional+microstructure+reconstruction+of+vascular+bundles+within+maize+stems+based+on+micro-CT+scanning.">Micron-scale phenotyping quantification and three-dimensional microstructure reconstruction of vascular bundles within maize stems based on micro-CT scanning.</a> Functional Plant Biology. 44 (1), 10-22 (2016).</li><li>Pan, X., 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=Reconstruction+of+Maize+Roots+and+Quantitative+Analysis+of+Metaxylem+Vessels+based+on+X-ray+Micro-Computed+Tomography.">Reconstruction of Maize Roots and Quantitative Analysis of Metaxylem Vessels based on X-ray Micro-Computed Tomography.</a> Canadian Journal of Plant Science. 98 (2), 457-466 (2018).</li><li>McElrone, A. J., Choat, B., Parkinson, D. Y., MacDowell, A. A., Brodersen, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+high+resolution+computed+tomography+to+visualize+the+three+dimensional+structure+and+function+of+plant+vasculature.">Using high resolution computed tomography to visualize the three dimensional structure and function of plant vasculature.</a> Journal of Visualized Experiments. (74), e50162 (2013).</li><li>Cloetens, P., Mache, R., Schlenker, M., Lerbs-Mache, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+phase+tomography+of+Arabidopsis+seeds+reveals+intercellular+void+network.">Quantitative phase tomography of Arabidopsis seeds reveals intercellular void network.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America. 103, 14626-14630 (2006).</li><li>Dorca-Fornell, C., 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=Increased+leaf+mesophyll+porosity+following+transient+retinoblastoma-related+protein+silencing+is+revealed+by+microcomputed+tomography+imaging+and+leads+to+a+system-level+physiological+response+to+the+altered+cell+division+pattern.">Increased leaf mesophyll porosity following transient retinoblastoma-related protein silencing is revealed by microcomputed tomography imaging and leads to a system-level physiological response to the altered cell division pattern.</a> Plant Journal. 76 (6), 914-929 (2013).</li><li>Verboven, P., 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=Void+space+inside+the+developing+seed+of+Brassica+napus+and+the+modelling+of+its+function.">Void space inside the developing seed of Brassica napus and the modelling of its function.</a> New Phytologist. 199, 936-947 (2013).</li><li>Brodersen, C. R., Roark, L. C., Pittermann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physiological+implications+of+primary+xylem+organization+in+two+ferns.">The physiological implications of primary xylem organization in two ferns.</a> Plant, Cell &amp; Environment. 35, 1898-1911 (2012).</li><li>Choat, B., Brodersen, C. R., McElrone, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchrotron+X-ray+microtomography+of+xylem+embolism+in+Sequoia+sempervirens+saplings+during+cycles+of+drought+and+recovery.">Synchrotron X-ray microtomography of xylem embolism in Sequoia sempervirens saplings during cycles of drought and recovery.</a> New Phytologist. 205, 1095-1105 (2015).</li><li>Torres-Ruiz, J. M., 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=Direct+x-ray+microtomography+observation+confirms+the+induction+of+embolism+upon+xylem+cutting+under+tension.">Direct x-ray microtomography observation confirms the induction of embolism upon xylem cutting under tension.</a> Plant Physiology. 167, 40-43 (2015).</li><li>Staedler, Y. M., Masson, D., Sch&#246;nenberger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+tissues+in+3D+via.+x-ray+tomography:+simple+contrasting+methods+allow+high+resolution+imaging.">Plant tissues in 3D via. x-ray tomography: simple contrasting methods allow high resolution imaging.</a> PLoS One. 8, 75295 (2013).</li><li>Zhang, Y., Legay, S., Barri&#232;re, Y., M&#233;chin, V., Legland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Color+quantification+of+stained+maize+stem+section+describes+lignin+spatial+distribution+within+the+whole+stem.">Color quantification of stained maize stem section describes lignin spatial distribution within the whole stem.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 61, 3186-3192 (2013).</li><li>Legland, D., Devaux, M. F., Guillon, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+mapping+of+maize+bundle+intensity+at+the+stem+scale+using+spatial+normalisation+of+replicated+images.">Statistical mapping of maize bundle intensity at the stem scale using spatial normalisation of replicated images.</a> PLoS One. 9 (3), 90673 (2014).</li><li>Heckwolf, S., Heckwolf, M., Kaeppler, S. M., de Leon, N., Spalding, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+analysis+of+anatomical+traits+in+stem+transections+of+maize+and+other+grasses.">Image analysis of anatomical traits in stem transections of maize and other grasses.</a> Plant Methods. 11, 26 (2015).</li><li>Wu, H., Jaeger, M., Wang, M., Li, B., Zhang, B. G. <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+distribution+of+vessels,+passage+cells+and+lateral+roots+along+the+root+axis+of+winter+wheat+(Triticum+aestivum).">Three-dimensional distribution of vessels, passage cells and lateral roots along the root axis of winter wheat (Triticum aestivum).</a> Annals of Botany. 107, 843-853 (2011).</li><li>Chopin, J., Laga, H., Huang, C. Y., Heuer, S., Miklavcic, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RootAnalyzer:+A+Cross-Section+Image+Analysis+Tool+for+Automated+Characterization+of+Root+Cells+and+Tissues.">RootAnalyzer: A Cross-Section Image Analysis Tool for Automated Characterization of Root Cells and Tissues.</a> PLoS One. 10, 0137655 (2015).</li><li>Passot, S., 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=Characterization+of+pearl+millet+root+architecture+and+anatomy+reveals+three+types+of+lateral+roots.">Characterization of pearl millet root architecture and anatomy reveals three types of lateral roots.</a> Frontiers in Plant Science. 7, 829 (2016).</li></ol>

Avec l’application réussie de la technologie de CT dans les domaines de la biomédecine et science des matériaux, cette technologie a été progressivement introduite dans les domaines de la botanique et l’agriculture, la promotion de recherches en sciences de la vie comme un outil technique prometteur . Dans les années 1990, technologie CT a été tout d’abord utilisée pour étudier les structures morphologiques et développement des systèmes de racine de plante. Au cours de la dernière décennie, synchrotro...

Le système vasculaire maïs traverse toute la plante, de la racine et la tige à feuilles, qui forme les chemins de transport clé pour livrer de l’eau, minéraux et substances organiques1. Une autre fonction importante du système vasculaire est de fournir un soutien mécanique pour les plants de maïs. Par exemple, la morphologie, le nombre et la répartition des faisceaux vasculaires dans les racines et les tiges sont étroitement liés à la résistance à la verse des plants de maïs2,3. À l’heure actuelle, des études sur la structure anatomique des faisceaux vasculaires principalement utilisent des techniques microscopiques et ultramicroscopiques pour afficher les structures anatomiques d’une certaine partie de la tige, feuille ou racine et ensuite mesurent et comptent ces structures de intérêt par enquête manuelle. Sans aucun doute, mesure manuelle de différentes structures microscopiques dans microimages à grande échelle est une œuvre très fastidieuse et inefficace et limite considérablement la précision des traits microphenotypic, en raison de sa subjectivité et incohérence4, 5.
Maïs n’a aucune croissance secondaire, et le contenu de la cellule se compose essentiellement de l’eau dans le méristème primaire. Sans aucun traitement préalable, les échantillons frais des tissus de maïs peuvent être directement numérisés en utilisant un dispositif de micro-CT ; Toutefois, les résultats d’analyse sont probablement pauvre et rugueuse. Les principales raisons sont résumées comme suit : la densité (1) faible atténuation des tissus végétaux, ce qui entraîne un faible contraste de numéro atomique et un bruit élevé en images ; (2) matières végétales frais ont tendance à déshydrater et rétrécir pendant l’environnement balayage normal, tel que rapporté par Du6. Les problèmes susmentionnés sont devenus les principaux obstacles pour le développement et l’application de la technologie microphenotyping pour le maïs, le blé, riz et autres monocotylédones. Ici, nous introduisons le « protocole de préparation d’échantillon » d’un prétraitement des échantillons de maïs tige, feuilles et racine. Ce protocole permet d’éviter la déshydratation et la déformation des matériaux végétaux pendant la tomodensitométrie ; ainsi, il est utile d’augmenter la durée de conservation des échantillons de plantes avec nondeformation. Par ailleurs, l’étape de teinture basée sur l’iode solide aussi améliore le contraste des matières végétales ; ainsi, il apporte des améliorations significatives dans la qualité d’image de micro-CT. En outre, nous avons développé le logiciel de traitement d’image, nommé VesselParser, à traiter les images de CT des feuilles et des tiges de maïs. Ce logiciel intègre un ensemble de pipelines de traitement des images pour réaliser une analyse phénotypage haut-débit et automatique pour les images CT 2-D des tissus végétaux différents. Faisceaux vasculaires à toute coupe transversale de la tige de maïs et de la feuille sont détectés, extraits et identifié à l’aide d’une méthode de traitement d’image automatique. Ainsi, nous obtenons 31 phénotypes microscopiques de la tige de maïs et 33 phénotypes microscopiques de la feuille de maïs. Pour les séries d’images CT de la racine du maïs, nous avons élaboré un schéma de traitement d’image d’acquérir 3D caractéristiques phénotypiques des vaisseaux de métaxylème. Ce régime est supérieur en efficacité d’acquisition d’images et de la reconstruction par rapport aux méthodes traditionnelles.
Ces résultats indiquent que l’image, traitement des tuyaux étant donné que les caractéristiques d’imagerie d’ordinaire micro-tomodensitométrie fournissent une méthode efficace pour le phénotypage microscopique des faisceaux vasculaires ; C’est extrêmement élargit les applications des techniques de CT en phytologie et améliore le phénotypage automatique du matériel végétal à résolution cellulaire6,7.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:841px;" width="841">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Skyscan 1172 X-ray computed tomography system</td>
			<td style="width:269px;">Bruker Corporation, Belgium</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:237px;">For CT scanning</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:216px;">CO2 critical point drying system (Leica CPD300)</td>
			<td style="width:269px;">Leica Corporation, Germany</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:237px;">For sample drying</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For FAA fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Formaldehyde</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For FAA fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetic acid</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For FAA fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Surgical blade</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For cutting the sample sgements</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">3D printer</td>
			<td style="width:269px;">Makerbot replicator 2, MakerBot Industries, USA</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For printing the sample baskets of maize root, stem, and leaf</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Centrifuge tube</td>
			<td style="width:269px;">Corning, USA</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>Place the root, stem, or leaf materials</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Solid iodine</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For sample dyeing</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SkyScan Nrecon software</td>
			<td style="width:269px;">SkyScan NRecon, Version: 1.6.9.4, Bruker Corporation, Belgium</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>For image reconstruction</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">VesselParser software</td>
			<td style="width:269px;">VesselParser, Version: 3.0, National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture (NERCITA), Beijing, China</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>Image analysis protocol for single CT image of maize stem or leaf</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">ScanIP</td>
			<td style="width:269px;">ScanIP, Version: 7.0; Simpleware, Exeter, UK</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>3D image processing software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Latex gloves</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tweezers</td>
			<td style="width:269px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micron-scale phenotyping techniques of maize vascular bundles based on x-ray microcomputed tomography

Il est nécessaire de quantifier avec précision les structures anatomiques des matériaux maïs issu des techniques d’analyse d’images de haut débit. Ici, nous fournissons un « protocole de préparation d’échantillon » de maïs matériaux (c.-à-d., tige, feuilles et racine) adaptés aux microcomputed ordinaires tomodensitométrie micro-numérisation. Basé sur des images haute résolution de CT de tige de maïs, feuilles et racine, les auteurs décrivent deux protocoles pour l’analyse phénotypique des faisceaux vasculaires : (1) basé sur l’image de CT de tige de maïs et de feuilles, nous avons développé un pipeline d’analyse d’image spécifique pour extraire automatiquement 31 et 33 caractères phénotypiques des faisceaux vasculaires ; (2) basé sur la série d’image de CT des racines de maïs, nous avons mis en place un régime de traitement d’image pour la segmentation d’en trois dimensions (3d) des navires de métaxylème et extrait bidimensionnel (2d) et des caractères phénotypiques 3D, tels que volume, surface habitable de navires de métaxylème, etc. Les protocoles proposés par rapport à la mesure manuelle traditionnelle des faisceaux vasculaires de maïs matériaux, améliorent considérablement l’efficacité et la précision de dosage phénotypique à l’échelle du micron.

Le protocole de préparation d’échantillon adapté à ordinaire micro-TDM non seulement empêche la déformation des tissus végétaux mais aussi améliore le contraste d’absorption des rayons x. Matières végétales prétraitées sont analysés en utilisant un système de micro-CT dans la tranche haute qualité des images, et la plus haute résolution peut atteindre 2 µm/pixel. La figure 4 montre les images numérisées de la micro-CT de tige, feuille...

Watch this Scientific Journal Video about Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography at JoVE.com

Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography

Nous fournissons une méthode originale pour améliorer le contraste d’absorption des rayons x des tissus de maïs adapté pour la numérisation de la tomographie microcomputed ordinaire. Basée sur des images de CT, nous présentons un ensemble de flux de traitement d’image pour différents matériaux de maïs extraire efficacement des phénotypes microscopiques des faisceaux vasculaires du maïs.

Techniques de phénotypage micron-échelle de maïs faisceaux vasculaires issu de tomographie à rayons x Microcomputed

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a ...

Cette méthode peut avoir répondre à des questions rapides dans les techniques de phénotypage à l’échelle micron prévues construire. Comme les particules de balayage micro-CT, et la méthode d’analyse phénotypique pour les faisceaux vasculaires de maïs. Le principal avantage de cette technique est de fournir des moyens nouveaux et efficaces d’étudier les traits phénotypiques du paquet vasculaire de maïs par la préparation d’échantillons, la numérisation de la Tomodensive et l’analyse des protocoles.Les implications de cette technique élargissent les applications de la numérisation micro-CT ordinaire et d’autres sciences végétales. Ce protocole peut être facilement modifié pour accueillir d’autres matériaux végétaux, tels que la déshydratation de la procédure de séchage. Pour commencer, recueillir la tige, la feuille et la racine des plants de maïs frais.Et divisez-les en trois groupes d’échantillons. Ensuite, utilisez une lame chirurgicale pour couper un segment d’un à 1,5 centimètre de l’internode de tige moyenne. À l’aide de la même lame chirurgicale, couper un segment de 1/2 à deux centimètres de la largeur maximale de la feuille le long de la direction verticale avec la veine principale.Utilisez la lame chirurgicale pour couper un segment de 1/2 centimètre de la racine du sol. Après cela, tremper les segments d’échantillon dans la solution FAA pendant au moins trois jours. Déshydrater les segments de l’échantillon pendant 30 minutes dans six gradients séquentiels d’éthanol.Placez ensuite les matériaux végétaux dans les paniers d’échantillons correspondants. Transférez rapidement les paniers à la cellule d’échantillon d’un système de séchage par point critique de dioxyde de carbone. Placer les matières végétales séchées dans un tube de centrifugeuse de 50 millilitres avec deux grammes d’iode solide.Placez ensuite les tubes dans une pièce à l’épreuve de la lumière pendant quatre à cinq heures. Tout d’abord, définissez les paramètres de numérisation CT selon le protocole de texte. Ensuite, définissez les plages de balayage en fonction des différentes tailles et volumes des matériaux végétaux utilisés.Ensuite, ajustez la taille des pixels d’imagerie comme suit : deux micromètres pour la racine. 6,77 micromètres pour la tige. Et 10 micromètres pour la feuille.Pour reconstruire des images en tranches, utilisez un logiciel de construction d’images pour convertir les données CT brutes en images de tranche CT avec résolution 2K. Tout d’abord, spécifiez le type d’organe pour initialiser différents pipelines d’algorithmes dans le logiciel d’imagerie automatique. Ensuite, cliquez sur le bouton paramètres de la méthode et sélectionnez tige de maïs, ou feuille de maïs, dans la première boîte de drop-down.Cliquez sur le bouton de gestion des données, définissez l’annuaire de travail et importez toutes les images en tranches dans l’annuaire. Sélectionnez ensuite des images simples ou multi-tranches dans les pipelines d’images. Ensuite, déterminez la taille des pixels de l’image.Choisissez le bouton paramètres de méthode et entrez la taille pixel de l’image dans l’élément de modification approprié. Après cela, cliquez sur le bouton de calcul phénotypage pour extraire automatiquement les traits phénotypiques des faisceaux vasculaires pour toutes les images de tranche sélectionnées. Cliquez sur le bouton d’analyse statistique pour produire les résultats de ces analyses sous forme de texte ou de fichier CSV.Importez les images reconstituées des racines de maïs et déterminez les paramètres précis de l’espace. Utilisez ensuite l’outil gaussien récursif pour lisser les images et améliorer la qualité de l’image. Ajustez les paramètres du seuil pour effectuer la segmentation 3D des vaisseaux metaxylem.Cela créera une étiquette de couleur uniforme pour chaque navire metaxylem connecté. Ensuite, améliorez et identifiez les vaisseaux metaxylem de façon interactive à l’aide de la morphologie dans le sens des bits et des opérations de remplissage des inondations. Ensuite, effectuez une visualisation en volume et une reconstruction de surface des navires.Enfin, utilisez l’outil statistique des masques pour compter et mesurer les traits phénotypiques d’un navire aux niveaux 2D et 3D. En utilisant l’analyse décrite dans le protocole, les traits phénotypiques des faisceaux vasculaires dans les tiges, les feuilles et les racines de maïs ont été calculés. Une visualisation 3D générée des vaisseaux de racine et de metaxylem a été créée, utilisant les résultats de segmentation, de reconstruction, et de visualisation de volume.Le protocole approprié de préparation de l’échantillon améliore considérablement la qualité d’émission de balayage du micro-CT pour la tige, la feuille et la racine de maïs. Avec le pipeline d’émettation automatique pour extraire rapidement les traits phénotypiques des faisceaux vasculaires pour la tige et la feuille de maïs. Et la configuration et l’émettre scan de traitement pour analyser les traits phénotypiques 3D des faisceaux vasculaires pour la racine de maïs.Cette technique fournit un moyen pratique de qualification phénotypique précise et rapide et d’identification des faisceaux vasculaires de maïs.

Research

JoVE Journal

Biology

Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography

Non-invasive visualisation 3D avec résolution submicronique utilisant synchrotron à rayons X-tomographie

Little is known about the internal organization of many micro-arthropods with body sizes below 1 mm. The reasons for that are the small size and the hard ...

Recherche

Biologie

Protein Crystallization for X-ray Crystallography

Cristallisation des protéines pour la cristallographie aux rayons X

Using the three-dimensional structure of biological macromolecules to infer how they function is one of the most important fields of modern biology. The ...

3D Printing of Preclinical X-ray Computed Tomographic Data Sets

Impression 3D préclinique X-ray tomodensitométrie Définit données

Three-dimensional printing allows for the production of highly detailed objects through a process known as additive manufacturing.  Traditional, ...

Production of Human Norovirus Protruding Domains in E. coli for X-ray Crystallography

Production of Human Norovirus Protruding Domains in E. coli for X-ray Crystallography

Production de l&#39;homme Norovirus SAILLANTES Domaines dans<em&gt; E. coli</em&gt; Pour X-ray Crystallography

The norovirus capsid is composed of a single major structural protein, termed VP1. VP1 is subdivided into a shell (S) domain and a protruding (P) domain. ...

Techniques to Induce and Quantify Cellular Senescence

Techniques pour induire et Quantifier cellulaire sénescence

In response to cellular stress or damage, proliferating cells can induce a specific program that initiates a state of long-term cell-cycle arrest, termed ...

SA-&#946;-Galactosidase-Based Screening Assay for the Identification of Senotherapeutic Drugs

SA-ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-Galactosidase-Based Screening Assay for the Identification of Senotherapeutic Drugs

Essai de dépistage basé sur sA-MD-Galactosidase pour l'identification des médicaments sérothérapeutiques

Cell senescence is one of the hallmarks of aging known to negatively influence a healthy lifespan. Drugs able to kill senescent cells specifically in cell ...

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage (40-300 kV) X-Ray Facilities

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage 40-300 kV X-Ray Facilities

Dosimétrie pour l’irradiation cellulaire à l’aide d’installations de radiographie Orthovoltage (40-300 kV)

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose ...

Image Rendering Techniques in Postmortem Computed Tomography: Evaluation of Biological Health and Profile in Stranded Cetaceans

Techniques de rendu d’image dans la tomographie calculée post mortem : Évaluation de la santé et du profil biologiques chez les cétacés échoués

With 6 years of experience in implementing virtopsy routinely into the Hong Kong cetacean stranding response program, standardized virtopsy procedures, ...

A 3D Cartographic Description of the Cell by Cryo Soft X-ray Tomography

Une description cartographique 3D de la cellule par cryo tomographie par rayons X mous

Imaging techniques are fundamental in order to understand cell organization and machinery in biological research and the related fields. Among these ...