שילוב של צביעת פתולוגיה וניתוח התמונה לכמת עמילן ב Primordia השחלה של דובדבן מתוק במהלך החורף תרדמה

צמחים רב שנתיים וודי ממוזג להסתגל העונות על ידי להתכוונן וההתפתחות שלהם. בעוד הם מפתחים במהלך האביב והקיץ, הם מפסיקים לגדול במהלך הסתיו ללכת רדום בחורף¹. למרות תרדמה מאפשר להם לשרוד בטמפרטורות נמוכות בחורף, מצמרר הוא תנאי הכרחי budburst נאות אביב². ההשלכות חשוב של תרדמה ייצור פירות ממוזג, יערנות הובילו מאמצים מגוונות כדי לקבוע ולחזות את תקופת תרדמה³. במינים עץ פרי, ניסויים אמפיריים העברת נצרי לכפות תנאים ותחזיות סטטיסטי המבוסס על נתונים של פריחה הם לגישות כדי לקבוע את התאריך של שבירת תרדמה, אשר מאפשר לחוקרים להעריך דרישות עבור כל לדבורי מצמרר. עם זאת, כיצד לקבוע את מצב תרדמה המבוססת על תהליכים ביולוגיים נשאר לא ברור³.

פורחים עצי פרי ממוזג, כגון דובדבן מתוק (שקד avium ל’), מתרחש פעם בשנה ונמשך שבועיים לערך. עם זאת, פרחים מתחיל להבדיל ולפתח כ 10 חודשים קודם לכן, במהלך הקיץ הקודם⁴. פרח primordia מפסיקים לגדול במהלך הסתיו להישאר רדום בתוך הניצנים בחורף. על תקופה זו, כל לדבורי צריך לצבור דרישה מצמררת במיוחד עבור פריחה נאותה⁴. למרות העדר phenological לשינויים הניצנים בחורף, פרח primordia פעילים מבחינה פיזיולוגית בתקופת תרדמה, ההצטברות של מצמרר טמפרטורות שויכה לאחרונה הדינמיקה של הצטברות עמילן או להקטין בתוך התאים של ראשית השחלה, מציעים גישה חדשה עבור תרדמה נחישות⁵. עם זאת, גודלו הקטן ואת המיקום של ראשית השחלה דורשים מתודולוגיה מיוחד.

עמילן הוא הפחמימות אחסון מרכזיים וודי צמח מינים⁶. לפיכך, שינויים עמילן קשורות לפעילות הפיזיולוגית של הרקמות פרח, אשר זקוקים לפחמימות לתמיכה שלהם פיתוח^7,8. אירועים מרכזיים שונים במהלך תהליך הרבייה קשורים גם וריאציות בתוכן עמילן במבנים פרחים שונים, כגון מיוזה בצרכן⁹, הגידול של הצינורות אבקה דרך סגנון או ביצית הפריה¹⁰. טכניקות פתולוגיה לאפשר הגילוי של עמילן ברקמה מסוימת כל של primordia פרח בתקופת תרדמה. עם זאת, הקושי נשאר לכימות הזה עמילן כדי לאפשר בעקבות דפוס שלו הצטברות/ירידה לאורך זמן או השוואת העמילן תוכן בין רקמות, הזנים או שנים. זאת בשל הכמות הקטנה של רקמה זמין עבור שיטות אנליטיות¹¹. כחלופה, ניתוח תמונות מקושר מיקרוסקופ¹² מאפשר כימות של העמילן קטנה מאוד דגימות של רקמות הצמח¹³.

גישות שילוב מיקרוסקופ וניתוח התמונה שימשו כדי לכמת את התוכן של מרכיבים שונים ברקמות הצמח, כגון callose¹⁴, microtubes¹⁵, או עמילן¹⁶, על ידי מדידת הגודל של אזור צבוע על ידי ספציפי כתמים. עבור עמילן, זה ניתן בקלות להבחין באמצעות אשלגן יודיד-יוד (אני₂קי) תגובה¹⁷. שיטה זו היא מאוד ספציפית; אני₂קי intercalates בתוך המבנה למינריות של גרגרי עמילן וצורות כחול או חום-אדמדם בצבע כהה, בהתאם לתוכן עמילוז עמילן¹⁸. סעיפים מוכתמים אני₂קי הכתם להציג ניגודיות הולמת בין עמילן הרקמה רקע, המאפשר זיהוי עמילן חד-משמעית של כימות עוקבות מערכת ניתוח תמונה¹⁹. למרות צבע זו אינה stoichiometric, ההצטברות של יוד הוא יחסי האורך של מולקולת עמילן, אשר יכול להשתנות מאוד¹⁷. לפיכך, גודל האזור המוכתם לבטא את מספר הפיקסלים אינן משקפות בהכרח במדויק את תכולת עמילן, מאז ההבדלים גבוהה בתוכן עמילן יכול להימצא בין שדות עם האזורים המוכתמים גודל דומה. כחלופה, תכולת עמילן יכול להיות מוערך על ידי מדידת צפיפות אופטית גרגרי מוכתם על תמונות בשחור-לבן המתקבל המיקרוסקופ, כפי שדווח ברקמות שונות משמש^{8,13 , 19}, אבוקדו^10,20וזית²¹.

כאן, אנו מתארים מתודולוגיה המשלבת הקביעה ניסיוני של תרדמה מצב עם כימות של עמילן בתוכן רקמת השחלה ראשית האביב, דובדבן מתוק, ומציע כלי חדש הבנה, חיזוי של תרדמה המבוסס על חקר המנגנונים הביולוגיים קשורות תרדמה.