Name: a method to preserve wetland roots and rhizospheres for elemental imaging
Uploaded: 2021-02-15T14:00:00
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लेखकों को डेलावेयर विश्वविद्यालय और Brookhaven राष्ट्रीय प्रयोगशाला के बीच सहयोग का समर्थन करने के लिए Seyfferth और Tappero के लिए एक संयुक्त बीज अनुदान स्वीकार करते हैं । इस शोध के कुछ हिस्सों में नेशनल सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स II के एक्सएफएम (4-बीएम) बीमलाइन का इस्तेमाल किया गया, जो कॉन्ट्रैक्ट नंबर एक के तहत ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी द्वारा विज्ञान के डीओ कार्यालय के लिए संचालित विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधा के अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) कार्यालय है । डीई-एससी0012704।

1. स्लैम-फ्रीजिंग उपकरणों की तैयारी
<ol><li>तरल नाइट्रोजन रखने में सक्षम एक साफ कूलर के अंदर दो तांबे ब्लॉक (~ 5 सेमी x 5 सेमी x 15 सेमी) क्षैतिज रखें और ब्लॉक को जलमग्न करने के लिए पर्याप्त तरल नाइट्रोजन डालें। एक ?...

यह पत्र एक स्लैम-फ्रीजिंग तकनीक का उपयोग करके वेटलैंड संयंत्र जड़ों के संरक्षित थोक मिट्टी + राइजोस्फीयर प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करता है जिसका उपयोग मौलिक इमेजिंग और/या रासायनिक नमू?...

जड़ें और उनके राइजोस्फेयर गतिशील, विषम और गंभीर रूप से यह समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि पौधे खनिज पोषक तत्वों और संदूषकों को कैसे प्राप्त करते हैं1,2,3। जड़ें प्राथमिक मार्ग हैं जिसके द्वारा पोषक तत्व (जैसे, फास्फोरस) और संदूषक (जैसे, आर्सेनिक) मिट्टी से पौधों की ओर जाते हैं और इस प्रकार इस प्रक्रिया को समझने से खाद्य मात्रा और गुणवत्ता, पारिस्थितिकी तंत्र के कामकाज और फाइटोरेमेडिएशन के निहितार्थ होते हैं। हालांकि, जड़ें पोषक तत्वों के अधिग्रहण की जरूरतों के जवाब में बढ़ते हुए अंतरिक्ष और समय में गतिशील होती हैं और वे अक्सर कार्य, व्यास और संरचना (जैसे, पार्श्व जड़ें, साहसिक जड़ें, रूट बाल)2में भिन्न होती हैं। रूट सिस्टम की विषमता का अध्ययन सेलुलर से पारिस्थितिकी तंत्र स्तर तक और लौकिक तराजू पर प्रति घंटा से दशकीय तक स्थानिक तराजू पर किया जा सकता है। इस प्रकार, जड़ों और उनके आसपास की मिट्टी, या राइजोसस्फीयर की गतिशील और विषम प्रकृति, समय के साथ राइजोस्फेयर रसायन पर कब्जा करने के लिए चुनौतियां बन गई है। इस चुनौती के बावजूद, इस महत्वपूर्ण पौधे-मिट्टी संबंधों की विशेषता के लिए उनकी मिट्टी के वातावरण में जड़ों का अध्ययन करना अनिवार्य है।
वेटलैंड पौधों की राइजोफेयर रसायन विशेष रूप से जांच करना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि थोक मिट्टी से जड़ों तक मौजूद ऑक्सीजन ढाल, जो अंतरिक्ष और समय में बदलते हैं। क्योंकि जड़ों को फिर से उड़ने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, वेटलैंड के पौधों ने एरेन्चिमा4,5बनाकर आर्द्र भूमि मिट्टी की कम ऑक्सीजन स्थितियों के अनुकूल हो गए हैं। एरेन्चिमा कॉर्टिकल ऊतकों को खोखला कर दिया जाता है जो शूटिंग से जड़ों तक फैलते हैं, जिससे पौधे के माध्यम से हवा के प्रसार को जड़ों में ले जाया जाता है। हालांकि, इस हवा में से कुछ जड़ों के कम उप-र्णित भागों में राइजोस्पेयर में लीक हो जाते हैं, विशेष रूप से पार्श्व रूट जंक्शनों के पास, कम परिपक्व रूट टिप्स और विस्तार क्षेत्र6,7,8,9। यह रेडियल ऑक्सीजन लॉस वेटलैंड पौधों के राइजोसिस्फीयर में एक ऑक्सीकृत क्षेत्र बनाता है जो राइजोसिफेयर (बायो-जियो) रसायन विज्ञान को प्रभावित करता है और कम थोक मिट्टी10,11,12से अलग है। वेटलैंड राइजोस्फेयर और जड़ों में पोषक तत्वों और संदूषकों के भाग्य और परिवहन को समझने के लिए, विश्लेषण के लिए रासायनिक रूप से कम थोक मिट्टी, ऑक्सीकृत राइजोस्फीयर और आर्द्रभूमि पौधों की जड़ों को संरक्षित करना महत्वपूर्ण है। हालांकि, क्योंकि थोक मिट्टी में कम मिट्टी के घटक होते हैं जो ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील होते हैं, जड़ और मिट्टी संरक्षण के तरीकों को जड़ संरचनाओं को संरक्षित करना चाहिए और ऑक्सीजन-संवेदनशील प्रतिक्रियाओं को कम करना चाहिए।
पौधों के ऊतकों को ठीक करने और इमेजिंग के लिए अल्ट्रास्ट्रक्चर को संरक्षित करने के लिए विधियां मौजूद हैं, लेकिन उन तरीकों को वेटलैंड मिट्टी में बढ़ती जड़ों को रासायनिक रूप से संरक्षित करने के लिए लागू नहीं किया जा सकता है। जांच के लिए जहां केवल संयंत्र कोशिकाओं के भीतर मौलिक वितरण वांछित है, पौधों को आम तौर पर हाइड्रोपोनिक रूप से उगाया जाता है और जड़ों को आसानी से समाधान से हटाया जा सकता है, उच्च दबाव ठंड के तहत तय किया जा सकता है और प्रतिस्थापन को फ्रीज किया जा सकता है और उच्च-संकल्प माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (नैनोसिम्स), इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, और सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे फ्लूसेंस (एस-एक्सआरएफ) विश्लेषण13, विश्लेषण 13,सहित विभिन्न इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए अनुभागित किया जा सकता है 14,15. वेटलैंड की जड़ों के बाहर फे पट्टिका की जांच करने के लिए, इन हाइड्रोपोनिक अध्ययनों को कृत्रिम रूप से समाधान 16 में फे पट्टिका गठन को प्रेरित करना चाहिए, जो सीटू17,18,19,20में फे पट्टिका गठन और संबद्ध तत्वों के वितरण और खनिज संरचना की विषमता का सटीक प्रतिनिधित्व नहीं करता है। वेटलैंड मिट्टी और जुड़े सूक्ष्मजीवों को फ्रीज-स्कोरिंग21के साथ संरक्षित करने के लिए विधियां मौजूद हैं, लेकिन इस तकनीक के साथ जड़ें प्राप्त करना मुश्किल है। मिट्टी और उनके राइजोस्फेरिक रसायन में बढ़ती जड़ों की कल्पना करने के लिए वर्तमान तरीकों में दो प्राथमिक माप प्रकार होते हैं: मौलिक प्रवाह और कुल मौलिक एकाग्रता (और विशिष्टता)। पूर्व को आम तौर पर पतली फिल्मों (डीजीटी)22, 23, 24में डिफ्यूरिव ग्रेडिएंट का उपयोग करके मापाजाताहै, जिसमें मिट्टी को एक प्रयोगशाला सेटिंग में पौधों के विकास का समर्थन करने के लिए राइजोबॉक्स में रखाजाताहै और मिट्टी में प्रयोगशाला में प्रयोगशाला तत्वों को एक बाध्यकारी परत में फैलाना होता है। इस बाध्यकारी परत को ब्याज के प्रयोगशाला तत्वों को निर्धारित करने के लिए चित्रित किया जा सकता है। यह तकनीक जड़ों और राइजोसस्फीयर24, 25, 26, 27केबीच संबंधों को सफलतापूर्वक चित्रित कर सकती है, लेकिन रूट-बाउंडिंग से कलाकृतियां राइजोबॉक्स में पौधों को उगाने से मौजूद हो सकती हैं, और रूट इंटीरियर के बारे में जानकारी डीजीटी के साथ कैप्चर नहीं की जाती है। उत्तरार्द्ध में जड़ों और राइजोस्पायर का नमूना शामिल है, नमूने को संरक्षित करना, और सीधे नमूना अनुभाग पर मौलिक वितरण का विश्लेषण करना शामिल है। वेटलैंड संयंत्र की जड़ों और उनके आसपास के राइजोस्पीयर के इस पर्यावरणीय नमूने के लिए, नमूना तैयार करने से कलाकृतियों से बचने के लिए सावधानीपूर्वक नमूना हैंडलिंग की आवश्यकता होती है।
यहां एक प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है जो स्लैम-फ्रीजिंग और फ्रीज सुखाने द्वारा वेटलैंड पौधों की जड़ संरचनाओं और राइजोस्फीयर रसायन को प्रभावी ढंग से संरक्षित करता है। फ्लैश-फ्रीजिंग ऑक्सीजन संवेदनशील सॉल्यूट्स के परिवर्तनों को काफी धीमा कर सकता है लेकिन जड़ों को नुकसान पहुंचा सकता है और जब नमूने सूख जाते हैं तो जुड़ाव हो सकता है। हालांकि, स्लैम-फ्रीजिंग जहां नमूना तांबे के ब्लॉकों के बीच जमे हुए है तरल नाइट्रोजन के साथ पूर्व ठंडा जड़ क्षति और नमूना विरूपण28को कम करता है । संरक्षित नमूनों को तब एक एपॉक्सी राल में एम्बेडेड किया जाता है जो20,29 के रूप में संरक्षित करता है और उनके राइजोसस्फेयर मिट्टी के भीतर जड़ों की इमेजिंग के लिए काटा और पॉलिश किया जा सकता है। इस रिपोर्ट में नमूनों का विश्लेषण एस-एक्सआरएफ केमिकल स्पेक्सेशन इमेजिंग ने पतली सेक्शनिंग के बाद किया । हालांकि, अन्य इमेजिंग तकनीकों का भी उपयोग किया जा सकता है, जिसमें लेजर एब्लेशन-प्रेरक रूप से प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (ला-आईसीपी-एमएस), कण प्रेरित एक्स-रे उत्सर्जन (PIXE), माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (सिम्स), और लेजर प्रेरित ब्रेकडाउन स्पेक्ट्रोस्कोपी (LIBS) इमेजिंग शामिल हैं।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Copper blocks</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>89275K42</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond blade</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>15 LC, 102 mm x 0.3 mm</td>
			<td>operation speed: 225 rpm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy forms</td>
			<td>Struers</td>
			<td>40300085</td>
			<td>FixiForm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Epotek</td>
			<td>301-2FL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superglue</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin sectioning machine</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>PetroThin</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wet saw</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>IsoMet 1000</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method to preserve wetland roots and rhizospheres for elemental imaging

जड़ें बड़े पैमाने पर अपनी मिट्टी के वातावरण के साथ बातचीत करते हैं लेकिन जड़ों और आसपास के राइजोसस्फेयर के बीच ऐसी बातचीत की कल्पना करना चुनौतीपूर्ण है। वेटलैंड पौधों का राइजोस्पेयर रसायन विशेष रूप से जड़ों से थोक मिट्टी तक खड़ी ऑक्सीजन ढाल के कारण कब्जा करना चुनौतीपूर्ण है। यहां एक प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है जो स्लैम-फ्रीजिंग और फ्रीज सुखाने के माध्यम से वेटलैंड पौधों की जड़ संरचना और राइजोस्फेयर रसायन को प्रभावी ढंग से संरक्षित करता है। स्लैम-फ्रीजिंग, जहां नमूना तरल नाइट्रोजन के साथ पूर्व-ठंडा तांबे के ब्लॉकों के बीच जमे हुए है, जड़ क्षति और नमूना विरूपण को कम करता है जो फ्लैश-फ्रीजिंग के साथ हो सकता है, जबकि अभी भी रासायनिक विशिष्टता परिवर्तनों को कम करता है। जबकि नमूना विरूपण अभी भी संभव है, कई नमूनों को जल्दी से और न्यूनतम लागत के साथ प्राप्त करने की क्षमता संतोषजनक नमूने प्राप्त करने और इमेजिंग समय को अनुकूलित करने की क्षमता बढ़ाती है। आंकड़े बताते हैं कि यह विधि चावल की जड़ों और लोहे के सजीले टुकड़े से जुड़े राइजोस्फीयर में कम आर्सेनिक प्रजातियों के संरक्षण में सफल है। इस विधि को विभिन्न प्रकार के आर्द्रभूमि वातावरण में पौधे-मिट्टी संबंधों के अध्ययन के लिए अपनाया जा सकता है जो ट्रेस-एलिमेंट साइकिलिंग से लेकर फाइटोरेमेडिएशन अनुप्रयोगों तक एकाग्रता की अवधि है।

यह विधि जड़ों और वेटलैंड पौधों के राइजोसस्फीयर और थोक मिट्टी में जड़ों और रासायनिक प्रजातियों के संरक्षण के लिए अनुमति देती है। इस काम में, विधि का उपयोग चावल(ओरिज़ा सतीवा एल) के राइजोसस्फीयर में फ?...

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A Method to Preserve Wetland Roots and Rhizospheres for Elemental Imaging

हम एक मॉडल प्रजाति के रूप में चावल(Oryza sativa एल.) का उपयोग कर वेटलैंड वातावरण से नमूना, संरक्षण, और अनुभाग बरकरार जड़ों और आसपास के राइजोस्फीयर मिट्टी के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं। एक बार संरक्षित होने के बाद, नमूने का विश्लेषण मौलिक इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है, जैसे सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे फ्लोरेसेंस (एक्सआरएफ) रासायनिक नमूना इमेजिंग।

मौलिक इमेजिंग के लिए वेटलैंड रूट्स और राइजोस्फीयर को संरक्षित करने की एक विधि

Roots extensively interact with their soil environment but visualizing such interactions between roots and the surrounding rhizosphere is challenging. The ...

यह विधि शोधकर्ताओं को जलीय पौधों की जड़ों, आसपास के राइजोस्पाज और तत्वीय इमेजिंग तकनीकों के लिए थोक मिट्टी तैयार करने का एक नया तरीका प्रदान करती है। इस विधि का मुख्य लाभ यह है कि यह अपेक्षाकृत जल्दी और सस्ती है, जबकि ब्याज के तत्वों के वितरण और विशिष्टता को भी सही ढंग से संरक्षित करता है। इस तकनीक का उपयोग कृषि प्रणालियों में पोषक तत्वों से लेकर भाग्य और भ्रूण प्रणालियों में संदूषकों के परिवहन तक कई तत्वों और पौधों की प्रणालियों के बारे में प्रश्नों के उत्तर देने के लिए किया जा सकता है।सैंपलिंग के लिए वांछित क्षेत्र या रूट सिस्टम के क्षेत्रों के प्रति भी ध्यान रखें, जबकि जल्दी से काम करना सुनिश्चित करें। और रूट सिस्टम के अनुसार कई नमूने लें। एक प्रयोग के लिए स्लैम ठंड उपकरण तैयार करने के लिए, तरल नाइट्रोजन धारण करने में सक्षम एक साफ कूलर में क्षैतिज रूप से दो, पांच बाय 15 सेंटीमीटर तांबे ब्लॉक रखें ।और उपयुक्त पीपीई पहने हुए, ब्लॉक को जलमग्न करने के लिए कूलर में पर्याप्त तरल नाइट्रोजन डालें। एक बार बुदबुदाती कम हो जाती है, एक तांबे के ब्लॉक के प्रत्येक छोर पर एक स्पेसर रखें। फिर, चिमटे और क्रायोजेनिक दस्ताने का उपयोग करके, नमूना होने पर पुनर्प्राप्ति को आसान बनाने के लिए इसके अंत पर अन्य तांबे ब्लॉग खड़े हों।नमूना एकत्र करने के लिए, या तो एक कमरों वाले पौधे का उपयोग करें या गीली मिट्टी से वांछित पौधे और राइजोसस्फीयर को निकालना शुरू करने के लिए फावड़ा का उपयोग करें, इस बात का ख्याल रखते हुए कि खोदा गया छेद वांछित जड़ मात्रा से बहुत बड़ा है। किसी भी अतिरिक्त मिट्टी को काटने के लिए स्टील ब्लेड का उपयोग करें, वांछित क्षेत्र के भीतर मिट्टी को परेशान न करने का ख्याल रखें। जब वांछित क्षेत्र पहुंचते हैं, तो लगभग तीन से तीन द्वारा दो सेंटीमीटर रूट क्यूब में कटौती करें, और तुरंत क्षैतिज तांबे के ब्लॉक पर दो स्पेसर्स के बीच घन रखा।नमूने के एक स्लैम ठंड के लिए, क्रायोजेनिक दस्ताने का इस्तेमाल किया के बारे में पांच मिनट के लिए spacers पर ऊर्ध्वाधर तांबे ब्लॉक जगह है । जब बुदबुदाती कम स्लैम जमे हुए राइजोस्फेयर घन नमूना को पूर्व-लेबल एल्यूमीनियम फॉइल स्क्वायर के एक टुकड़े में स्थानांतरित करते हैं। मिट्टी के क्यूब्स को ठंडा करने के लिए, जब फ्रीज ड्रायर उचित वैक्यूम दबाव और तापमान तक पहुंच गया है, तो साफ और एसिड के लिए एक जमे हुए राइजोस्फेयर क्यूब नमूना रखें 50 मिलीलीटर ट्यूब या सीधे फ्रीज ड्रायर में धोया जाता है और धूल को वैक्यूम पंप में प्रवेश करने से रोकने के लिए एक साफ डिस्पोजेबल वाइप का उपयोग करता है।सूखे होने तक कम से कम कुछ दिनों के लिए नमूनों को फ्रीज ड्रायर पोत में रखें। जब ऊतकों को सूख कर फ्रीज कर दिया गया है, तो एक वैक्यूम डेसीकेटर के अंदर लेबल वाले रूपों में क्यूब्स रखने से पहले विश्लेषण के लिए एक उपयुक्त आकार के लिए सूखे मिट्टी के क्यूब्स के लिए एक स्टील ब्लेड का उपयोग करें। निर्माता के निर्देशों के अनुसार एपॉक्सी तैयार करने के बाद, मिट्टी के एक तरफ फॉर्म में एपॉक्सी जोड़ने के लिए एक ड्रॉपर का उपयोग करें, जब तक कि एपॉक्सी पूरी तरह से नमूने को कवर न करे।मिट्टी के रंग में अंधेरा हो जाएगा के रूप में एपॉक्सी मिट्टी गीला । एक बार जब फॉर्म एपॉक्सी से भर जाते हैं, तो डेसिकेटर को बंद कर दें और वैक्यूम चालू करें। पहले एक से चार घंटे के लिए हर 30 से 90 मिनट में एपॉक्सी के स्तर की जांच करें, यदि आवश्यक हो तो अतिरिक्त एपॉक्सी जोड़ें।एक बार एपॉक्सी कठोर हो जाने के बाद, नमूना निकाल दें। एम्बेड करने के बाद, नमूना काटने के लिए एक हीरे के ब्लेड सटीक गीले आरी का उपयोग करें। यदि पिछले कट में कोई जड़ें प्राप्त नहीं की जाती हैं तो नमूना को एक अलग दिशा में काट लें।ट्रिमिंग के बाद, मैन्युअल रूप से प्रत्येक नमूने के कट साइड को उत्तरोत्तर महीन सैंडपेपर के साथ 30 सेकंड प्रति ग्रिट आकार के लिए रेत दें। इस आंकड़े में, मिट्टी मैट्रिक्स के भीतर कई रूट व्यास को ट्रांसवर्स सेक्शन के रूप में देखा जा सकता है। जड़ें गुणवत्ता के अलग-अलग स्तरों को प्रदर्शित कर सकती हैं।उदाहरण के लिए, इस छवि में, एक अच्छी तरह से संरक्षित जड़, फ्रीज सुखाने की प्रक्रिया से विकृत एक जड़, और पतली खंड प्रक्रिया के दौरान बाहर निकाला गया एक जड़ देखा जा सकता है। सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे फ्लोरेसेंस इमेजिंग द्वारा देशांतर खंड में पार्श्व जड़ के साथ इस रूट ट्रांसवर्स सेक्शन का विश्लेषण लोहे, मैंगनीज और आर्सेनिक का पता लगाने की अनुमति देता है। लोहे की पट्टिका में मिट्टी के भीतर और जड़ के आसपास लोहे की उपस्थिति भी प्रकाश माइक्रोग्राफ छवियों में दिखाई देती है।मैंगनीज पार्श्व जड़ के प्रांतस्था के भीतर विशिष्ट रूप से मौजूद है, लेकिन हरे-नीले रंग के रंग के रूप में लोहे की पट्टिका के भीतर कुछ क्षेत्रों में लोहे के साथ सह-स्थानीयकरण भी करता है। आर्सेनिक ज्यादातर पार्श्व जड़ के वाक्यूल्चर के भीतर पाया जाता है जो प्राथमिक जड़ के वाक्यूलेचर में विलय करता है। रासायनिक नमूना इमेजिंग आर्सेनिक प्रजातियों के स्थानीयकरण में परिवर्तनशीलता का पता चलता है।जैसा कि इस त्रिकोणीय रंग की साजिश में देखा गया है, आर्सेनाइट और आर्सेनिट ग्लूटाथिएक वैक्यूलेचर में निकटता से जुड़े हुए हैं, जबकि आर्सेनेट मुख्य रूप से लोहे की पट्टिका से जुड़े रूट के बाहरी हिस्से के भीतर स्थानीयकरण करता है। नमूना संग्रह से पहले, मौलिक इमेजिंग के लिए रूट सिस्टम के वांछित हिस्से का निर्धारण करें। यह रूट कुंजी के स्थान अभिविन्यास को हटा देगा।इस प्रोटोकॉल के बाद, नमूनों को विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके माइक्रोन स्केल या मोटे पर इमेज किया जा सकता है, जो विशिष्ट शोध प्रश्नों, ब्याज के तत्वों, या उपलब्ध इंस्ट्रूमेंटेशन के आधार पर होता है।

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