Bitki Hücrelerinin Parlayan Özellikleri Kullanılarak Yakalanan Çarpıcı Görüntüler
Bilim adamları, Antonie van Leeuwenhoek’in özel yapım mikroskoplarını incelerken daha önce görünmeyen bakteri ve protozoa kolonilerini keşfetmesinden bu yana çok yol kat etti. Hücrelerin, organellerin, proteinlerin ve hatta moleküllerin mimarisi o zamandan beri hayat ağacı boyunca aydınlatıldı. Ancak bu ilerlemelere rağmen, mikroskobik dünyanın kapsamlı bir şekilde haritalanmasının önündeki engeller hala duruyor. Dokuların ve hücre bileşenlerinin mikroskop altında görüntülenebilmesi için öncelikle boya ve fiksatiflerle boyanması ve uzun bir hazırlık sürecine tabi tutulması gerekir.
Dergide yayınlanan yeni bir çalışmada Bitki Bilimlerinde Uygulamalar, bilim adamları, bitki yaşam ağacı boyunca türlerdeki dokuların doğal otofloresansından yararlanarak numune boyama ihtiyacını ortadan kaldırır.
Marietta Koleji’nde misafir yardımcı doçent ve baş yazar olan Dr. Timothy Pegg, “Çalışmamız, büyük araştırma kurumları ve daha küçük bitki bilimi grupları için eşit derecede geçerli olan, bitki numunesi hazırlama ve görselleştirme için uygun maliyetli, genelleştirilmiş bir protokol sağlıyor” dedi. ders çalışma.
Hem bitkilerdeki hem de hayvanlardaki belirli doku türleri ışığı emdiğinde, atomlarındaki elektronlar, onları uyarılmış bir duruma getiren bir enerji sarsıntısı alır. Bitki yapraklarında bu elektronlar o kadar kararsız hale gelirler ki atomlarından koparlar ve bitki tarafından fotosentezi güçlendirmek için kullanılırlar. Diğer dokularda, fazla enerji, özel mikroskoplarla tespit edilebilecek kadar parlak, düşük frekanslı ışık şeklinde yeniden yayılır.
Otofloresan her zaman iyi bir şey olarak görülmedi. Araştırmacıların belirli yapıları görselleştirmek için boya kullanmaları gerektiği durumlarda, yakındaki dokuların ışık yayan özellikleri, farklı hücre tipleri arasındaki kontrastı azaltarak müdahale edebilir.
Ama aynı zamanda keşif için vazgeçilmez bir kaynak olabilir. Otofloresan, erken başlangıçlı kanserlerin yanı sıra diğer hastalıkları ve patolojileri tespit etmek için kullanılmıştır. Böceklerin yiyecekleri tatmak için dillerini ve antenlerini nasıl kullandıklarını, kertenkelelerde kuyruk yenilenmesinin altında yatan mekanizmaları incelemek ve deniz ortamlarındaki mikroskobik plankton çeşitliliğini analiz etmek için kullanıldı.
Otofloresans, odunsu bitkilere stabilite kazandıran sert dokulardan, sporları ve polenleri kaplayan su emici kalıntıya, bitkilerin olası savuşturmak için ürettikleri çeşitli toksik bileşikler cephaneliğine kadar her şeyde ortaya çıktığı bitkilerde eşit derecede faydalıdır. yırtıcılar
Ancak şimdiye kadar, araştırmacılar bitkilerde otofloresan ışığı tespit etmek için herkese uyan tek bir protokolden yoksundu. Yaklaşık yarım milyon yaşayan kara bitkisi ve alg türü olduğu düşünüldüğünde, birleşik, standart bir yaklaşımın olmaması anlaşılabilir, ancak Pegg ve meslektaşları yılmadı. Çamlar, briyofitler, çiçekli bitkiler ve algler dahil olmak üzere 500 milyon yıldan fazla evrimsel tarihle ayrılmış birkaç anahtar bitki grubundan 12 tür seçtiler.
Bu temsilcileri kullanarak, leke veya boyaya ihtiyaç duymadan uygun maliyetli bir doku koruma yöntemi geliştirdiler.
Otofloresan genellikle konfokal mikroskoplarla doğrudan görselleştirilebilse de, alkoller, etanol ve aldehitler adı verilen bileşikler dahil olmak üzere farklı fiksatiflerle de indüklenebilir veya geliştirilebilir. Pegg ve meslektaşları, bitki örneklerini test etmek için bunlardan en etkili beşini seçti. 24 saat fiksatif içinde marine edildikten sonra bitkiler durulandı, insan saçı genişliğinde doğrandı ve görselleştirme için şeffaf bir slayt üzerine monte edildi.
Araştırmacılar mikroskoptan baktıklarında, bitki hücrelerinin ve organellerin minyatür dünyası keskin bir şekilde odaklandı. Hücre duvarlarının sert çizgileri, içerideki sıkıca paketlenmiş klorofilden kısma gibi göze çarpıyordu. Proteinler tarafından yayılan ışığın belirli dalga boylarını inceleyerek, çekirdeklerin yoğun özellikleri ile hücreler arasında dolaşan su ve şeker ileten doku arasında ayrım yapabildiler.
Çoğu fiksatif, çarpıcı sonuçlarla temsili bitkilerde iyi performans gösterdi, ancak alglerin bir istisna olduğu kanıtlandı. Çoğu kara bitkisi, yapısal destek sağlarken su kaybını önlemeye yardımcı olan kalın, destekleyici hücre duvarlarına sahiptir, bu nitelikler alglerde yoktur. Etanol ve alkol sabitleyiciler, daha ince hücresel yapı iskeleleri nedeniyle, alglerin ve çalışmada kullanılan tek ciğer otunun (yosunlarla yakından ilişkili bir bitki) hücre duvarlarına hızla nüfuz ederek organellerin kırışmasına ve deforme olmasına neden oldu. Pegg, bu numuneler için aldehit fiksatiflerinin yapıştırılmasını veya numune hazırlama aşamalarında kullanılan sürenin azaltılmasını önerir.
Çoğu araştırma laboratuvarı, hücresel yapıları ince ölçeklerde görüntülemek için gereken yüksek güçlü konfokal mikroskoplara sahip değil, bunun yerine kurumları tarafından sağlanan ekipmanı kullanmak için saatlik ücretler ödüyor, Pegg ve meslektaşlarının protokollerinin ele alabileceğini umduğu bir sorun.
Miami Üniversitesi’nde biyoloji yardımcı doçenti ve çalışmanın kıdemli yazarı Dr. Robert Baker, “Basit örnek hazırlama tekniğimiz, araştırmacıların örnekleri gelişmiş mikroskoplarda görselleştirmek için harcamaları gereken süreyi azaltabilir” dedi.
Çalışmada kullanılan tüm kimyasallar ve reaktifler benzer şekilde ucuzdur ve kolayca temin edilebilir, yani bir araştırma kurumundaki hemen hemen herkes bu protokolü bitkilerdeki hücre içi etkileşimleri incelemek için kullanabilir.
Referans: Timothy J. Pegg, Daniel K. Gladish ve Robert L. Baker, 2 Temmuz 2021, “Alglerden anjiyospermlere: Farklı taksonlar arasında bitki anatomisinin hızlı görselleştirilmesi için otofloresan”, Bitki Bilimlerinde Uygulamalar.
DOI: 10.1002 / aps3.11437
.
Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN