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      機器人設(shè)備跟蹤細胞水平的植物生長
      
			
      
				2018-12-18 10:46:25
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      確定各種處理和條件如何影響植物細胞的機械特性可以使科學(xué)家了解細胞水平的植物生長并設(shè)計增強它的方法。在植物細胞發(fā)表的一份突破性報告中，一組研究人員介紹了一種創(chuàng)新的機器人工具，可以用細胞分辨率測量植物細胞的機械特性。植物科學(xué)家在他們的工具包中有一個新工具。由歐洲和美國的研究人員團隊開發(fā)的自動共聚焦微引伸計(ACME)使科學(xué)家能夠以前所未有的精確度測量植物細胞機械特性的空間變化。
      

      

      植物細胞生長受到周圍細胞壁的機械性質(zhì)的限制。植物生長部分的細胞壁被認為比成熟部分的細胞壁更具伸展性(伸展性)，細胞壁延伸性的這些局部差異影響植物的整體形狀。到目前為止，不可能測量活植物生長方向上的細胞壁延伸性。由瑞士伯爾尼大學(xué)植物科學(xué)研究所的Cris Kuhlemeier領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組創(chuàng)建了一個可以實現(xiàn)這一目標的系統(tǒng)。“直觀地說，最簡單的方法是伸展植物并觀察每個細胞伸展的程度，”第一作者Sarah Robinson解釋道。利用這一原理，研究人員拼湊出一個結(jié)合了定制和商用零件的機器人管道。他們設(shè)計了一種專門的設(shè)備，可以將植物固定在適當?shù)奈恢枚粫p壞它們，然后在規(guī)定的拉力下將植物拉伸。該裝置安裝在顯微鏡上，由軟件控制，允許用戶指定拉伸的持續(xù)時間和程度。在拉伸過程中拍攝植物的高分辨率圖像，并且定制的軟件使用圖像來計算植物的不同區(qū)域的機械特性。作者將這個虛構(gòu)的公司命名為Road Runner / Wile E. Coyote漫畫中的設(shè)備ACME，因為他們受到Wile E. Coyote不懈努力的啟發(fā)。“值得慶幸的是，最終，我們?nèi)〉昧烁蟮某晒?，但我們的一些原型不那么?yōu)雅，并且涉及大量的透明膠帶，”Sarah開玩笑說。
      

      使用ACME，作者證明幼苗莖中的細胞在植物生長激素赤霉酸存在下表現(xiàn)出機械性質(zhì)的梯度。此外，他們使用他們的多功能系統(tǒng)來顯示拉伸誘導(dǎo)活植物細胞中細胞長度的不可逆增加，但是一旦拉伸停止，細胞長度的增加在死亡植物組織中部分逆轉(zhuǎn)。雖然ACME是為了容納小樣本而建造的 - 本研究中使用的標本是一種叫做擬南芥的微小雜草 - 它可以很容易地適用于較大的樣本和不同的成像系統(tǒng)。
      

      該團隊已經(jīng)提供了創(chuàng)建該系統(tǒng)所需的所有信息，因此其他實驗室的植物科學(xué)家可以在自己的研究中使用ACME。“ACME有許多應(yīng)用和未來使用范圍，”Sarah Robinson說。例如，該裝置可以幫助我們理解各種輸入和治療在細胞水平上改變植物生長的機制。此外，它可能闡明條件和促進護理植物細胞墻可擴展性，從而增強植物生長的細胞水平。鑒于對生物質(zhì)生產(chǎn)的需求不斷增加，這是一個非常令人興奮的前景。
      
			

			
        
      
			
      
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