조직화 학적인 얼룩과 겨울 휴면 중 달콤한 체리의 난소 Primordia에서 전 분을 계량 하기 이미지 분석

Summary

우리는 조직화 학적인 기술을 결합 하는 이미지 분석 시스템을 사용 하 여 겨울 휴면 중 달콤한 체리 (벚나무 avium L.)에서 난소 primordia에서 녹말 함유량을 계량 하는 방법론을 제시.

Abstract

작은 구조에서 전 분에 변경 수정 하 열매를 맺은의 발병 수 분에서 생식 단계를 포함 하 여 여러 식물 발달 과정, 동안 주요 이벤트와 연결 되어 있습니다. 그러나, 꽃 감 별 법 동안에 전 분 유사 알려져 있지 않습니다 완전히, 꽃 primordia의 특히 작은 구조에서 녹말 함유량 측정의 어려움 때문에 주로. 여기, 우리는 다른 단계와 녹말 함유량에 있는 변화를 관련 된 수 있는 현미경에 부착 된 이미지 분석 시스템을 사용 하 여 달콤한 체리 (벚나무 avium L.)의 난소 primordia에서 전 분의 정량화 하는 방법 설명 봄가을 휴면. 이 위해 꽃 봉 오리의 휴면 상태 제어 조건에 겨울 시간에 다른 순간에 전송 하는 촬영의 새싹 성장 평가 하 여 결정 됩니다. 난소 primordia에서 전 분의 정량화에 대 한 꽃 봉 오리는 순차적으로 수집, 고정, 파라핀 왁 스에 포함 된, sectioned, 그리고 난 물₂Kl (요오드 화 칼륨 요오드). 준비는 현미경 관찰 하 고 명확 하 게 배경에서 전 분을 구분 하는 이미지 분석기에 의해 분석. 전 분 콘텐츠 값 공부 프레임의 녹말 함유량의 추정으로 각 픽셀의 광학 밀도의 합계를 고려 하 고 묻은 전 분에 해당 하는 이미지의 광학 밀도 측정 하 여 얻을 수 있습니다.

Introduction

온화한 우 디 사계절 그들의 성장과 발전을 변조 하 여 계절에 적응. 그들은 봄, 여름 동안 개발 하는 동안 그들은 휴면 겨울¹에 서가 동안 성장 하 고 중지 합니다. 휴면 낮은 겨울 온도에서 살아남을 수 있습니다, 재미는 적절 한 budburst 봄²에 대 한 전제 조건. 온대 과일 생산 및 임업에 휴면의 중요 한 의미를 확인 하 고 예측 하는 휴면 기간³다양 한 노력을 끌고있다. 과일 나무 종에 경험적 실험 조건 및 꽃의 데이터를 기반으로 하는 통계 예측 강제 촬영 전송 가지 현재 추정 하는 연구를 수 있는 휴면의 날짜를 결정 하는 각 품종에 대 한 요구 사항을 재미 그러나, 생물 학적 과정에 따라 휴면 상태를 확인 하는 방법 불분명³남아 있습니다.

달콤한 체리 (벚나무 avium L.), 등 온대 과일 나무에 꽃이 피는 일년에 한 번 발생 하 고 보름 정도 지속. 그러나, 꽃을 차별화 하 고 이전 여름⁴기간 동안 약 10 개월 이전에 개발 시작. 꽃 primordia 겨울 동안 휴면 새싹 안에 남아가 동안 성장 하 고 중지 합니다. 이 기간에 각 품종 축적 적절 한 꽃⁴에 대 한 특정 재미 요구 해야 합니다. 겨울 동안 싹에서 phenological 변화의 부족에도 불구 하 고 꽃 primordia 순수 활성화 휴면, 동안 되며 온도 재미의 축적 최근 전 분 축적의 동적으로 연결 하거나 감소 난소 primordium의 세포 내에서 휴면 결정⁵에 대 한 새로운 접근을 제공합니다. 그러나, 작은 크기와 난소 primordium의 위치는 특별 한 방법론을 필요합니다.

전 분 우 디 식물 종⁶주요 저장 탄수화물 이다. 따라서, 변경 전 분에서 꽃 조직, 그들의 개발^7,8을 지원 하기 위해 탄수화물을 필요의 생리 적 활동에 관련 되어있다. 생식 과정에서 다른 키 이벤트 또한 녹말 함유량 다른 꽃 구조, 꽃 밥 감수 분열 등⁹, 스타일이 나 난 수정¹⁰통해 꽃가루 관의 성장에에서 있는 변이 관련 됩니다. 조직화 학적인 기법 휴면 중 꽃 primordia의 각 특정 조직에 녹말의 검출을 허용합니다. 그러나, 어려움은 조직, 재배, 또는 년 중 콘텐츠 시간 또는 비교 전 분 축적/감소의 패턴에 따라 허용 하는 전 분을 측정에 남아 있습니다. 이것은 작은 양의 분석 기법¹¹에 사용할 수 있는 조직입니다. 대신, 이미지 분석 현미경¹² 에 연결 된 식물 조직¹³의 아주 작은 샘플에서 전 분의 정량화를 수 있습니다.

현미경 및 이미지 분석을 결합 하는 접근 계량 식물 조직, callose¹⁴,¹⁵, microtubes 등 다른 부품의 콘텐츠 또는 특정 하 여 염색 하는 영역의 크기를 측정 하 여¹⁶, 전 분을 사용합니다 얼룩. 전 분, 대 한 그것은 검출 될 수 있다 쉽게 요오드 화 칼륨 요오드를 사용 하 여 (나₂기) 반응¹⁷. 이 메서드는 매우 구체적인; 내가₂기 내에서 전 분 곡물의 구조는 intercalates 및 전 분¹⁸amylose 내용에 따라 어두운 파란색 또는 붉은 갈색 색상, 형태. 섹션 I로 얼룩진₂기 얼룩이 보여 전 분 및 이미지 분석 시스템¹⁹애매 녹말 검출 및 후속 정량화를 허용 하는 배경 조직 사이의 적절 한 대조. 이 염료는 화학 량 론, 요오드의 축적은 매우¹⁷을 변화할 수 있는 전 분 분자의 길이에 비례 합니다. 따라서, 픽셀 수로 표현 된 스테인드 영역의 크기 수 있습니다 반영 하지 정확 하 게 전 분의 내용 때문에 비슷한 크기의 스테인드 영역 필드 사이 녹말 함유량에서 높은 차이 찾을 수 없습니다. 대신, 녹말 함유량 살구^8,13 에 다른 조직에 보고 되는 현미경에서 얻은 흑백 이미지에 묻은 알갱이의 광학 밀도 측정 하 여 평가 될 수 있습니다. ^{, 19},²⁰, 아보카도^10,그리고 올리브²¹.

여기, 우리가 설명 달콤한 체리에 봄가 난소 primordium 조직에 녹말 함유량의 정량화와 휴면 상태의 실험 결정을 결합 하는 방법 이해 및 예측을 위한 새로운 도구를 제공 하 고 생물 학적 메커니즘의 연구에 따라 휴면 휴면 연결.

Protocol

1. 휴면 결정과 식물 자료를 수집 예제 필드에 꽃 봉 오리. 휴면 연구 장기 실험 하 고 필요 성인 싹 수집 하 큰 만큼 나무와 나무의 개발 다음 봄 동안 손상 없이 모든 겨울을 쏘고. 특별 한 과수원 관리 훈련 시스템;에 따라 필요한 수 있습니다. 따라서, 가지 치기 과일 생산 목적 보다 덜 심각한 수 있습니다. 새싹 틈의 발병까지가 시작에서 매주 수집 하 고 10 꽃 봉 오리를 무게. <…

Representative Results

휴면 연구 재미 요구 사항이 충족 되는 때 순간의 결정을 해야 합니다. 필드 조건 (그림 1A)에서 겨울 동안 phenological 변화의 부족에도 불구 하 고 벚꽃 복구할 수 없습니다 적당 한 조건에서 성장의 용량 낮은 온도에서 일정 기간을 통과할 때까지. 겨울 시간 동안 제어 조건 약 실 (그림 1B)에 촬영의 정기 전이 꽃 봉 오리의 휴면 ?…

Discussion

우 디 사계절에 휴면 휴면 뒤에 생물 학적 과정 불분명 남아 있지만 과일 생산에서 명확한 의미와 변화 하는 기후에 있는 임업을 선물 한다. 휴면 연구는 다른 관점에서 접근 될 수 있다 하지만 겨울 휴면에 대 한 생물 학적 마커를 찾는 연구는 지난 년 동안을 강화 하고있다. 그러나 때 새싹 휴면 고장이 보여주는 명확한 지표를 찾을 대부분의 시도 실패³되었습니다. 분석 이미지,…

Materials

Precision scale	Sartorius	CP225D
Stereoscopic microscope	Leica Microsystems	MZ-16
Drying-stove	Memmert	U15
Paraffin Embedding station	Leica Microsystems	EG1140H
Rotatory microtome	Reichert-Jung	1130/Biocut
Microtome blade	Feather	S35	Stainless steel
Bright field microscope	Leica Microsystems	DM2500
Digital Camera	Leica Microsystems	DC-300
Image Analysis System	Leica Microsystems	Quantiment Q550