三維X光顯微術將同時看清植物宏觀微觀

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【新唐人北京時間2021年12月12日訊】植物的表型(phenotype)特徵,比如玉米粒的數量、種子的大小、果皮的顏色等,是提高植物經濟價值的重要研究對象。這些特徵人眼可見,實際上,它們和細胞層面的各種特徵是相對應的。

以往的顯微成像都是取植物的某個部分單獨成像,而且只能看到細胞微觀層面的圖像。研究人員再逐一分析微觀層面特徵與表型特徵之間的關聯。

新研究提供了一種三維X光顯微成像技術,能夠將植物從宏觀的外形到細胞層面微觀的細節同時成像,最後生成一幅三維立體圖像。研究人員可以把圖像放大、縮小、旋轉,從而直觀地了解植物從宏觀到微觀各項表型特徵之間的關係。

這份研究介紹說,現有的三維成像技術需要把成像的植物樣品先進行處理,很花時間,而且拍攝能夠抵達的深度有限,大約只能從外部穿透植物組織的幾層細胞而已。而這項新技術使用X光,能夠穿透整棵植株,抵達深層細胞,並達到前所未有的清晰程度。

主要作者之一唐納德丹佛斯植物科學中心(Donald Danforth Plant Science Center)的克里斯托弗·托普(Christopher Topp)說:「我們的研究聚焦多個層面。植物就有多個層面。一根玉米棒從一組分生組織細胞(meristem)發展而來,這些細胞分裂、生長,最終長成玉米每個宏觀可見的部分。」

托普舉這個例子說明,使用他們的三維X光顯微術得到的圖像,可以幫助研究人員把玉米微觀的結構,比如分生組織細胞微觀下的特徵,與玉米長成後像葉子和花朵這些宏觀的特徵聯繫起來。

不僅如此,研究介紹說這種技術還能穿透土壤拍攝到植物在地下部分的組織結構,包括根部、地下菌類和其它微生物的情況。托普說:「植物的根部推動著很多重要的生物過程:土壤中的微生物以它們為食,在這個過程中根部也得到磷和氮作為養分。我們知道,在人類發明化肥之前,根部和微生物之間的互動是植物獲得養分的首要途徑。」

「以前我們沒有好用的工具來了解這些互動過程。有了這種三維X光顯微成像技術,我們可以深入這方面的研究,進一步推動自然農業的發展。」

這份研究9月27日發表於《植物生理學》(Plant Physiology)期刊。

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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