Confocal ao vivo de imagens de Shoot sub-apical de diferentes espécies de plantas
Summary
Este protocolo apresenta como viver a imagem e analisar os meristemas apical de tiro de diferentes espécies de plantas usando laser, microscopia confocal.
Abstract
As funções do meristema apical (SAM) de atirar como um reservatório de células-tronco conservada e gera quase todos os tecidos na superfície durante o desenvolvimento pós-embrionário. A atividade e a morfologia dos SAMs determinam traços agronômicos importantes, como arquitetura de atirar, o tamanho e o número de órgãos reprodutivos e o mais importante, rendimento de grãos. Aqui, nós fornecemos um protocolo detalhado para analisar tanto a morfologia de superfície e a estrutura celular interna dos SAMs vivos de espécies diferentes, através do laser, microscópio confocal de varredura. Todo o processo de preparação da amostra para a aquisição de imagens em alta resolução tridimensionais (3D) pode ser realizado dentro de tão curto quanto 20 minutos. Demonstramos que este protocolo é altamente eficiente para estudar não só a inflorescência SAMs da espécie de modelo, mas também os meristemas vegetativos de diferentes culturas, fornecendo uma ferramenta simples mas poderosa para estudar a organização e o desenvolvimento de meristemas através de diferentes espécies de plantas.
Introduction
A meristema da planta contém um pool de células-tronco indiferenciadas e continuamente sustenta o crescimento de órgãos da planta e desenvolvimento1. Durante o desenvolvimento pós-embrionário, quase todos os tecidos acima do solo de uma planta derivam a meristema apical de tiro (SAM). Nas lavouras, a atividade e o tamanho de SAM e suas derivada os meristemas florais são firmemente associados com muitas características agronômicas como atirar arquitetura, produção de frutos e rendimento de sementes. Por exemplo, no tomate, um alargada SAM provoca um aumento a atirar e a ramificação da inflorescência e, portanto, resultados na geração extra flor e fruta órgãos2. No milho, um aumento no tamanho do SAM leva a um maior número de sementes e rendimento total3,4. Na soja, a indeterminação do meristema também está intimamente associada com a arquitetura de atirar e produzir5.
A morfologia e anatomia de SAMs podem ser caracterizados por diversos métodos, incluindo corte/coloração histológica e digitalização de microscopia eletrônica de varredura (MEV)6, ambos os quais extremamente avançado a pesquisa meristema através do fornecimento de ou a vista secional ou uma visão de superfície tridimensional (3D) de SAMs. No entanto, ambos os métodos são demorados, envolvendo várias etapas experimentais de preparação da amostra para a aquisição de dados, e estes métodos dependem principalmente amostras fixas. Avanços recentes na técnica de microscopia confocal de varredura de laser têm de superar essas limitações e nos fornecem uma poderosa ferramenta para investigar a estrutura celular e processo de desenvolvimento da planta os tecidos e órgãos7,8. Através de óptico ao invés de tecido físico microscopia confocal, corte permite a recolha de uma série de imagens de z-pilha e a subsequente reconstrução 3D da amostra através do software de análise de imagem.
Aqui, descrevemos um procedimento eficiente para investigar ambos dentro e estruturas de superfície dos SAMs vivos de diferentes espécies usando laser, microscopia confocal, que potencialmente permite que pesquisadores realizar todo o experimental de plantas processo no prazo tão curto quanto 20 minutos. Diferente de outros métodos publicados para a imagem latente confocal ao vivo, de Arabidopsis inflorescência SAMs9,10,11,12,13,14, 15 e Arabidopsis flores12,13, aqui nós demonstramos que este protocolo é altamente eficiente para estudar não só os meristemas de inflorescência da espécie de modelo, mas também a filmagem vegetativa de meristemas apical de diferentes culturas, como soja e tomate. Este método não depende de marcadores fluorescentes transgênicos e potencialmente pode ser aplicado para estudo de muitos diferentes espécies e cultivares, os meristemas a atirar. Além disso, também apresentamos a passos para visualizar e analisar diferentes SAMs em uma vista 3D de processamento de imagem simples. Tomados em conjunto, este método simples facilitará os pesquisadores a compreender melhor a estrutura e o processo de desenvolvimento dos meristemas de ambos os organismos modelo e culturas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aqui, descrevemos um método simples de imagem que pode ser aplicado ao estudo dos meristemas apical de tiro de diferentes plantas com pequena modificação, abrindo uma nova avenida para estudar o Regulamento de meristema nas fases vegetativas e reprodutivas de plantas do modelo e colheitas. Em contraste com o SEM e métodos de coloração histológicos, este protocolo pode ajudar a revelar tanto vista de superfície e estruturas celulares internas do SAMs, sem a necessidade de fixação da amostra de trabalho intensivo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores reconhecem Purdue Bindley Bioscience Center Imaging facilidade para acessar o microscópio confocal de varredura a laser e para o suporte técnico, e os autores Agradecemos a ajuda de Andy Schaber na instalação de imagens Bindley de Purdue. Esta atividade foi financiada pela Universidade de Purdue, como parte das encruzilhadas AgSEED financiamento para apoiar a agricultura e Desenvolvimento Rural de Indiana.
Materials
| Agar Phyto | Dot Scientific Inc. | DSA20300-1000 | |
| Agarose | Dot Scientific Inc. | AGLE-500 | |
| Forceps | ROBOZ | RS-4955 | Dumont #5SF Super Fine Forceps Inox Tip Size .025 X .005mm, for dissecting shoot apices. |
| LSM 880 Upright Confocal Microscope | Zeiss | ||
| Murashige & Skoog MS medium | Dot Scientific Inc. | DSM10200-50 | |
| Plan APO 20x/1.1 water dipping lens | Zeiss | ||
| Plastic petri dishes 100 mm X 15 mm | CELLTREAT Scientific Products | 229694 | Use as making MS plates |
| Plastic petri dishes60 mm X 15 | CELLTREAT Scientific Products | 229665 | Use as imaging dishes |
| Propagation Mix | Sungro Horticulture | ||
| Propidium iodide | Acros Organics | 440300250 | 1 mg/mL solution in water, to stain the cell walls |
| Razor blade | PERSONNA | 62-0179 | For cutting shoot apex from plants |
| Stereomicroscope | Nikon | SMZ1000 | |
| Tissue | VWR | 82003-820 | |
| Zen black | Zeiss | Image acquisition software |
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