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

इस शोध को राष्ट्रीय प्रकृति विज्ञान फाउंडेशन ऑफ चाइना (No 31671577) द्वारा समर्थित किया गया था, विज्ञान और प्रौद्योगिकी नवाचार विशेष निर्माण वित्त पोषित कार्यक्रम बीजिंग कृषि और वानिकी विज्ञान अकादमी (KJCX20180423), अनुसंधान चीन के विकास कार्यक्रम (2016YFD0300605-01), बीजिंग प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (५१७४०३३), बीजिंग Postdoctoral रिसर्च फाउंडेशन (२०१६ ZZ-६६), और बीजिंग कृषि और वानिकी विज्ञान अनुदान (KJCX20170404) के अकादमी, ( JNKYT201604) ।

1. नमूना तैयारी प्रोटोकॉल
<ol><li>नमूने के लिए, ताजा मक्का पौधों से स्टेम, पत्ती, और जड़ इकट्ठा करने और उन्हें नमूना समूहों के तीन प्रकार (चार प्रतिकृतियां के साथ प्रत्येक समूह) में विभाजित । फिर, उन्हें छोटे ?...

<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>

जैव चिकित्सा और सामग्री विज्ञान के क्षेत्रों में सीटी प्रौद्योगिकी के सफल आवेदन के साथ, इस तकनीक को धीरे से वनस्पति विज्ञान और कृषि के क्षेत्रों में शुरू किया गया है, एक आशाजनक तकनीकी उपकरण के रूप में स...

मक्का संवहनी प्रणाली पूरे संयंत्र के माध्यम से चलाता है, जड़ से और पत्तियों को स्टेम, जो पानी पहुंचाने के लिए प्रमुख परिवहन रास्तों रूपों, खनिज पोषक तत्वों, और कार्बनिक पदार्थ1। संवहनी प्रणाली का एक अंय महत्वपूर्ण कार्य के लिए मक्का संयंत्र के लिए यांत्रिक सहायता प्रदान करना है । उदाहरण के लिए, जड़ों और तनों में संवहनी बंडलों की आकृति विज्ञान, संख्या, और वितरण मक्का पौधों2,3के वृद्धाश्रम प्रतिरोध करने के लिए बारीकी से संबंधित हैं । वर्तमान में, संवहनी बंडलों की संरचनात्मक संरचना पर अध्ययन मुख्यतः सूक्ष्म और ultramicroscopic तकनीक का उपयोग करने के लिए स्टेम, पत्ती, या रूट के एक निश्चित हिस्से की संरचनात्मक संरचनाओं को प्रदर्शित करने, और फिर माप और इन संरचनाओं की गिनती मैनुअल जांच द्वारा ब्याज । निस्संदेह, बड़े पैमाने पर microimages में विभिंन सूक्ष्म संरचनाओं के मैनुअल माप एक बहुत ही थकाऊ और अक्षम काम है और गंभीर रूप से microphenotypic लक्षण की परिशुद्धता सीमा, इसके मनोवाद और असंगति 4 के कारण, 5.
खाद्यान की कोई द्वितीयक वृद्धि नहीं है, और कोशिका सामग्री मूलतः प्राथमिक meristem में पानी के होते हैं । बिना किसी उपचार के, मक्का के ऊतकों के ताजा नमूनों को सीधे एक माइक्रो-सीटी डिवाइस का उपयोग करके स्कैन किया जा सकता है; हालांकि, स्कैनिंग के परिणाम शायद गरीब और किसी न किसी । मुख्य कारणों के रूप में संक्षेप में इस प्रकार हैं: (1) संयंत्र के ऊतकों की कम क्षीणन घनत्व, परमाणु संख्या और छवियों में उच्च शोर के एक कम विपरीत में जिसके परिणामस्वरूप; (2) ताजा संयंत्र सामग्री निर्जलीकरण और सामांय स्कैनिंग वातावरण के दौरान हटना करने के लिए प्रवण हैं, के रूप में Du6द्वारा सूचना दी । abovementioned समस्याओं के विकास और मक्का, गेहूं, चावल, और अंय monocotyledons के लिए microphenotyping प्रौद्योगिकी के आवेदन के लिए मुख्य बाधाएं बन गए हैं । यहां, हम मक्का स्टेम, पत्ती, और जड़ के नमूनों का इलाज करने के लिए ' नमूना तैयारी प्रोटोकॉल ' का परिचय । इस प्रोटोकॉल सीटी स्कैनिंग के दौरान निर्जलीकरण और संयंत्र सामग्री की विकृति से बचा जाता है; इस प्रकार nondeformation के साथ पौधे के नमूनों का संरक्षण समय बढ़ाने के लिए लाभकारी है । इसके अलावा, ठोस आयोडीन के आधार पर रंगाई कदम भी संयंत्र सामग्री के विपरीत बढ़ाता है; इस प्रकार, यह माइक्रो सीटी के इमेजिंग गुणवत्ता में महत्वपूर्ण सुधार करता है । इसके अलावा, हम छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर विकसित, VesselParser नाम, मक्का उपजी और पत्तियों की सीटी छवियों को संसाधित करने के लिए. इस सॉफ्टवेयर को एकीकृत करता है छवि प्रसंस्करण पाइपलाइनों का एक सेट करने के लिए उच्च प्रवाह और स्वत: phenotyping विश्लेषण करने के लिए 2-D सीटी विभिन्न संयंत्र के ऊतकों की छवियों. मक्का स्टेम और पत्ती के पूरे पार अनुभाग में संवहनी बंडलों का पता लगाया, निकाले जाते हैं, और एक स्वचालित छवि प्रसंस्करण विधि का उपयोग कर की पहचान की. एक परिणाम के रूप में, हम मक्का स्टेम के 31 सूक्ष्म phenotypes और मक्का पत्ती के ३३ सूक्ष्म phenotypes प्राप्त करते हैं । मक्का रूट की सीटी छवि श्रृंखला के लिए, हम एक छवि प्रसंस्करण योजना metaxylem जहाजों के 3 डी phenotypic लक्षण प्राप्त करने के लिए विकसित की है । यह योजना पारंपरिक तरीकों की तुलना में छवि अधिग्रहण और पुनर्निर्माण की कुशलता में बेहतर है ।
इन परिणामों से संकेत मिलता है कि छवि प्रसंस्करण सामांय एक्स-रे माइक्रो सीटी की इमेजिंग विशेषताओं पर विचार पाइपलाइन संवहनी बंडलों की सूक्ष्म phenotyping के लिए एक प्रभावी तरीका प्रदान करते हैं; यह बहुत संयंत्र विज्ञान में सीटी तकनीक के आवेदनों को चौड़ा और सेलुलर संकल्प6,7पर संयंत्र सामग्री के स्वत: phenotyping में सुधार ।

<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

यह उच्च प्रवाह छवि विश्लेषण तकनीक के आधार पर मक्का सामग्री की संरचनात्मक संरचनाओं को सही ढंग से ठहराना आवश्यक है । यहां, हम मक्का सामग्री (यानी, स्टेम, पत्ती, और रूट) साधारण microcomputed टोमोग्राफी (माइक्रो सीटी) स्कैनिंग के लिए उपयुक्त के लिए एक ' नमूना तैयारी प्रोटोकॉल ' प्रदान करते हैं । मक्का स्टेम, पत्ती, और जड़ के उच्च संकल्प सीटी छवियों के आधार पर, हम संवहनी बंडलों के phenotypic विश्लेषण के लिए दो प्रोटोकॉल का वर्णन: (1) मक्का स्टेम और पत्ती की सीटी छवि पर आधारित है, हम स्वचालित रूप से 31 निकालने के लिए एक विशिष्ट छवि विश्लेषण पाइपलाइन विकसित और संवहनी बंडलों के ३३ phenotypic लक्षण; (2) मकई जड़ की सीटी छवि श्रृंखला पर आधारित है, हम तीन आयामी (3-डी) metaxylem वाहिकाओं के विभाजन के लिए एक छवि प्रसंस्करण योजना की स्थापना की, और दो-आयामी (2-डी) और 3-डी phenotypic लक्षण, जैसे मात्रा, metaxylem जहाजों की सतह क्षेत्र, आदि मौजूद थे । मक्का सामग्री के संवहनी बंडलों के पारंपरिक मैनुअल माप के साथ तुलना में, प्रस्तावित प्रोटोकॉल काफी दक्षता और माइक्रोन स्केल phenotypic ठहराव की सटीकता में सुधार होगा ।

नमूना तैयारी साधारण माइक्रो-सीटी स्कैनिंग के लिए उपयुक्त प्रोटोकॉल न केवल संयंत्र के ऊतकों की विकृति को रोकता है, लेकिन यह भी एक्स-रे अवशोषण कंट्रास्ट को बढ़ाता है । इलाज संयंत्र सामग्री ?...

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

हम साधारण microcomputed टोमोग्राफी स्कैनिंग के लिए उपयुक्त खाद्यान ऊतक के एक्स-रे अवशोषण कंट्रास्ट में सुधार करने के लिए एक उपंयास विधि प्रदान करते हैं । सीटी छवियों के आधार पर, हम प्रभावी ढंग से मक्का के संवहनी बंडलों की सूक्ष्म phenotypes निकालने के लिए अलग मक्का सामग्री के लिए छवि प्रसंस्करण कार्यप्रवाह का एक सेट पेश करते हैं ।

एक्स-रे Microcomputed टोमोग्राफी के आधार पर मक्का संवहनी बंडलों की माइक्रोन स्केल Phenotyping तकनीक

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

इस विधि की योजना बनाई माइक्रोन पैमाने पर फेनोटाइपिंग तकनीकों का निर्माण में त्वरित सवालों के जवाब हो सकता है । जैसे माइक्रो सीटी स्कैनिंग कण, और मक्का संवहनी बंडलों के लिए फेनोटाइपिक विश्लेषण विधि। इस तकनीक का मुख्य लाभ नमूना तैयार करने, सीटी स्कैनिंग और प्रोटोकॉल के विश्लेषण द्वारा मक्का संवहनी बंडल के फेनोटाइपिकल लक्षणों की जांच करने के लिए नए और प्रभावी तरीके प्रदान करना है।इस तकनीक के निहितार्थ साधारण माइक्रो सीटी स्कैनिंग और अन्य संयंत्र विज्ञान के अनुप्रयोगों को व्यापक बनाता है। इस प्रोटोकॉल को आसानी से अन्य पौधों की सामग्रियों को समायोजित करने के लिए संशोधित किया जा सकता है, जैसे सुखाने की प्रक्रिया का निर्जलीकरण। शुरू करने के लिए, ताजा मक्का के पौधों से तने, पत्ती और जड़ को इकट्ठा करें।और उन्हें तीन नमूना समूहों में विभाजित करें। इसके बाद, मध्य स्टेम इंटरनोड के एक से 1.5 सेंटीमीटर खंड को काटने के लिए एक सर्जिकल ब्लेड का उपयोग करें। एक ही सर्जिकल ब्लेड का उपयोग करते हुए, मुख्य नस के साथ ऊर्ध्वाधर दिशा के साथ पत्ती की अधिकतम चौड़ाई से एक 1/2 से दो सेंटीमीटर खंड काटें।जमीन की जड़ से एक 1/2 सेंटीमीटर खंड को काटने के लिए सर्जिकल ब्लेड का उपयोग करें। इसके बाद, नमूना खंडों को एफएए समाधान में कम से कम तीन दिनों के लिए भिगो दें। छह अनुक्रमिक इथेनॉल ढाल में 30 मिनट के लिए नमूना खंडों निर्जलित।फिर पौधे की सामग्री को संबंधित नमूना टोकरी में रखें। जल्दी से टोकरी को कार्बन डाइऑक्साइड क्रिटिकल पॉइंट सुखाने की प्रणाली के नमूना सेल में स्थानांतरित करें। सूखे पौधे की सामग्री को दो ग्राम ठोस आयोडीन के साथ 50 मिलीलीटर सेंट्रलाइज ट्यूब में रखें।इसके बाद ट्यूबों को चार से पांच घंटे तक लाइट प्रूफ रूम में रखें। सबसे पहले टेक्स्ट प्रोटोकॉल के अनुसार सीटी स्कैनिंग पैरामीटर सेट करें। फिर, उपयोग की जाने वाली पौधे की सामग्री के विभिन्न आकारों और मात्रा के अनुसार स्कैनिंग पर्वतमाला सेट करें।इसके बाद, इमेजिंग पिक्सेल आकार को इस प्रकार समायोजित करें: रूट के लिए दो माइक्रोमीटर। तने के लिए 6.77 माइक्रोमीटर। और पत्ती के लिए 10 माइक्रोमीटर।स्लाइस छवियों को पुनर्निर्मित करने के लिए, 2K रिज़ॉल्यूशन के साथ कच्चे सीटी डेटा को सीटी स्लाइस छवियों में परिवर्तित करने के लिए इमेजरी निर्माण सॉफ्टवेयर का उपयोग करें। सबसे पहले, स्वचालित इमेजिंग सॉफ्टवेयर में विभिन्न एल्गोरिदम पाइपलाइनों को शुरू करने के लिए अंग प्रकार निर्दिष्ट करें। फिर, विधि मापदंडों बटन पर क्लिक करें और पहले ड्रॉप-डाउन बॉक्स में मक्का स्टेम, या मक्का के पत्ते का चयन करें।डेटा प्रबंधन बटन पर क्लिक करें, कार्य निर्देशिका सेट करें, और निर्देशिका में स्लाइस छवियों के सभी आयात करें। फिर छवि पाइपलाइनों में एकल या बहु-टुकड़ा छवियों का चयन करें। इसके बाद, छवि के पिक्सेल आकार का निर्धारण करें।विधि मापदंडों बटन उठाओ और उपयुक्त संपादित आइटम में छवि के पिक्सेल आकार दर्ज करें। इसके बाद, सभी चयनित स्लाइस छवियों के लिए संवहनी बंडलों के फेनोटाइपिक लक्षणों को स्वचालित रूप से निकालने के लिए फेनोटाइपिंग गणना बटन पर क्लिक करें। एक पाठ या CSV फ़ाइल के रूप में इन विश्लेषण के परिणामों को आउटपुट करने के लिए सांख्यिकीय विश्लेषण बटन पर क्लिक करें।मक्का की जड़ों की पुनर्निर्मित छवियों का आयात करें, और सटीक अंतरिक्ष मापदंडों का निर्धारण करें। फिर छवियों को चिकनी करने और छवि की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए रिकर्सिव गॉसियन उपकरण का उपयोग करें। मेकैक्सीलेम जहाजों के 3डी सेगमेंटेशन का संचालन करने के लिए दहलीज मापदंडों को समायोजित करें।यह प्रत्येक कनेक्टेड मेकैक्सीलेम पोत के लिए एक समान रंग लेबल बनाएगा। फिर, आकृति विज्ञान बिटवाइज, और बाढ़-भरने के संचालन का उपयोग करके मेकैक्सीलेम जहाजों में सुधार और पहचान करें। इसके बाद, जहाजों के वॉल्यूम विज़ुअलाइज़ेशन और सतह के पुनर्निर्माण का संचालन करें।अंत में, 2डी और 3 डी स्तरों पर एक पोत के फेनोटाइपिक लक्षणों को गिनने और मापने के लिए मास्क सांख्यिकी उपकरण का उपयोग करें। प्रोटोकॉल में उल्लिखित विश्लेषण का उपयोग करते हुए, मक्का के तनों, पत्तियों और जड़ों में संवहनी बंडलों के फेनोटाइपिक लक्षणों की गणना की गई। विभाजन, पुनर्निर्माण और मात्रा दृश्य के परिणामों का उपयोग करके रूट और मेकैक्सीलेम जहाजों का एक उत्पन्न 3डी विज़ुअलाइज़ेशन बनाया गया था।उचित नमूना तैयारी प्रोटोकॉल मक्का स्टेम, पत्ती और जड़ के लिए माइक्रो-सीटी की स्कैनिंग उत्सर्जक गुणवत्ता में काफी सुधार करता है। स्वचालित उत्सर्जन पाइपलाइन के साथ तेजी से मक्का स्टेम और पत्ती के लिए संवहनी बंडलों के फेनोथिपिकल लक्षण निकालने के लिए । और सेटअप और उत्सर्जन प्रसंस्करण मक्का जड़ के लिए संवहनी बंडलों के 3 डी फेनोटाइपिक लक्षणों का विश्लेषण करने के लिए स्कैन करते हैं।यह तकनीक सटीक और तेजी से फेनोटाइपिक योग्यता और मक्का संवहनी बंडलों की पहचान के लिए एक व्यावहारिक तरीका प्रदान करती है।

Research

JoVE Journal

Biology

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

गैर इनवेसिव उप माइक्रोन संकल्प के साथ 3 डी विज़ुअलाइज़ेशन सिंक्रोट्रॉन एक्स - रे टोमोग्राफी का उपयोग

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 ...

Protein Crystallization for X-ray Crystallography

एक्स - रे क्रि के लिए प्रोटीन Crystallization

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

Preclinical एक्स - रे गणना tomographic डाटा के 3 डी मुद्रण समूह

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

में मानव Norovirus फैला हुआ डोमेन का उत्पादन<em&gt; ई। कोलाई</em&gt; एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के लिए

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

तकनीक प्रेरित और यों सेलुलर बुढ़ापा को

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

एसए-जेड-गैलैक्टोसिडेस-आधारित स्क्रीनिंग सेनोथैरेपी ड्रग्स की पहचान के लिए परख

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

ऑर्थोवोल्टेज (40-300 केवी) एक्स-रे सुविधाओं का उपयोग करके सेल विकिरण के लिए डोसिमेट्री

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

पोस्टमॉर्टम गणना टोमोग्राफी में छवि प्रतिपादन तकनीक: फंसे Cetaceans में जैविक स्वास्थ्य और प्रोफ़ाइल का मूल्यांकन

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

क्रायो सॉफ्ट एक्स-रे टोमोग्राफी द्वारा सेल का एक 3 डी कार्टोग्राफिक विवरण

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