Ученые развивают визуализацию живых клеток, которая позволяет сначала визуализировать скрытые процессы в размножении растений

Ученые разработали способ изображения полового размножения в живых цветах, согласно исследованию, опубликованному сегодня в журнале открытого доступа eLife.

Новая методика, первоначально сообщавшаяся о bioRxiv, впервые записывает фильмы о фундаментальных процессах в развитии цветов и открывает новые возможности для исследования полового размножения растений.

Размножение растений происходит в пыльниках и яичниках развивающихся цветов, что приводит к образованию пыльцы и зародышевого мешка, который содержит мужские и женские половые клетки. Производство половых клеток включает в себя оба типа клеточного деления, называемые мейозом и митозом. После производства эти клетки сливаются во время оплодотворения, чтобы произвести клетку, которая развивается в растение.

Большая часть нашего понимания процессов размножения растений пришла от изучения рассеченных образцов растений под микроскопом и изучения аберраций, возникающих в результате мутаций в генах растений, участвующих в размножении растений. Однако эти методы не предоставляют информацию о том, где и когда происходят различные события во время воспроизведения. Прямая визуализация обеспечивает способ захвата этой важной детали.

READ  Телевизор Самсунг Пропало Изображение Звук Есть

"Визуализация в реальном времени способствовала исследованию роста и развития корней, но визуализация клеточных процессов в цветке с помощью живых клеток технически намного сложнее," объясняет соавтор Sona Valuchova, научный сотрудник Центрально-Европейского технологического института в Университете Масарика, Чешская Республика. "Существует необходимость в разработке методов визуализации в контексте целых органов или растений."

Живое изображение цветов раскрывает скрытые секреты размножения растений Ученые разрабатывают живые клетки

Валухова и ее коллеги использовали технику, называемую флуоресцентную микроскопию на легких листах (LSFM), где образец перемещается через тонкий лист лазерного света, а детектор собирает данные трехмерного изображения. Таким образом, весь цветок, который был внедрен в агар, можно быстро представить, перемещая его в плоскости света. Получающаяся в результате трехмерная модель показывает сложные детали структуры цветка и может использоваться для отслеживания судьбы отдельных половых клеток в ней.

Показав, что LSFM может предоставлять изображения цветов с высоким разрешением, следующей целью команды было установить, что она может обнаруживать определенные события при воспроизведении. Чтобы достичь этого, они использовали цветы, которые были сконструированы так, чтобы иметь флуоресцентные метки на ключевых молекулах, участвующих в мейозе и митозе. Они смогли зафиксировать весь процесс мейоза в мужских половых клетках, обнаруживая изменения в количестве и расположении молекулы под названием ASY1 каждый час в течение четырех дней.

READ  Раскрыта дорожная карта World War Z Season 2, включает в себя поддержку Crossplay, новые миссии и многое другое

Затем команда продемонстрировала, что живое изображение можно успешно использовать для изучения уровней гормонов растений на разных стадиях развития цветов и для наблюдения за движением хромосом через клетку во время клеточного деления.

Одной из наиболее забытых областей исследования размножения растений является производство женских половых клеток во время женского мейоза. Большинство исследований мейоза растений было сосредоточено на мужских половых клетках, потому что женский эквивалент, называемый материнской клеткой мегапор, невероятно редок и очень похож на другие клетки, что затрудняет их изучение. Чтобы преодолеть это, команда разработала версию живого изображения специально для женского мейоза. "Для этого требовалось тщательное рассечение бутона цветка для выявления яйцеклеток, которые затем пропускались через лазерный луч каждые 10 минут в течение 24 часов для создания 3D-пленки." говорит со-первый автор Павлина Микулкова, также старший научный сотрудник Центрально-Европейского технологического института при Масариковом университете. "Используя эту технику, мы смогли записать две фазы женского мейоза и определить, как долго длится каждая."

"Эта работа демонстрирует способность LSFM предоставлять новую информацию о размножении растений, которая ранее не могла быть изучена другими видами микроскопии," Завершает работу старший научный сотрудник Карел Риха, заместитель директора по исследованиям Центрально-Европейского технологического института при Масариковом университете. "Наш успех в разработке протокола визуализации женского мейоза представляет собой серьезное техническое достижение в биологии растительных клеток."