Wetenschappers hebben een microchiplaboratorium opgezet om levende bomen te bestuderen

Het proces van plantwortel-microbe-interacties (RMI) is verborgen onder de grond. Het geeft niet

onderzoekers monitoren voortdurend de gehechtheidmicroben en uitwisseling van voedingsstoffen zonder onderbreking en voor een lange tijd. Om dit probleem te omzeilen, hebben wetenschappers traditioneel het wortelmilieu geanalyseerd door planten in potten, tussen glasplaten of in agarschalen te kweken, en vervolgens de wortels te observeren op fysieke veranderingen en microbiële interacties door een monster op te offeren. is een petrischaaltje met agar als vast voedingsmedium plus voedingsstoffen die worden gebruikt voor het kweken van micro-organismen.

De ideale manier om te controlerenDe relatie tussen plantenwortels en hun omringende micro-organismen in de rhizosfeer - het voedselrijke gebied van de grond rond een plantenwortel - is om alle interacties te observeren zoals ze zich voordoen gedurende langere perioden en in hoge resolutie. Dus ontwikkelden onderzoekers van de Argonne Biosciences Division, samen met wetenschappers van het Argonne Nanoscale Materials Center, een gebruikersfaciliteit van het Amerikaanse Department of Energy Science Office, een RMI-chip: een klein microfluïdisch apparaatje dat een kleine hoeveelheid vloeistof door microkanalen laat gaan of paden op een chip die maar een paar vierkantjes groot zijn, centimeters breed.

"Kanalen worden gemaakt met behulp van zachte lithografie,benadering voor het creëren van driedimensionale structuren met behulp van zachte materialen ”, legt Giorgi Babnigg uit, bioinformatist en moleculair bioloog bij Argonne, co-auteur van de ontwikkeling van het apparaat.

Babnigg en zijn collega's gebruikten deze techniekom een ​​negatieve indruk van uw apparaat te wekken. Vervolgens hebben ze de vorm overgoten met een plasticachtige siliconen, deze verhit om te stollen en vervolgens uit de vorm gehaald. De onderzoekers sloegen vervolgens gaten in het materiaal om inlaten en uitlaten te vormen, en tenslotte versmolten ze het met een stuk microscoopdekglaasje zodat ze konden observeren wat er in de kanalen gebeurde door de microscoop. Als gevolg hiervan bleek mminiatuurlaboratorium voor de studie van bomen.

Dergelijke microfluïdische apparatengemaakt door Babnigg en zijn team, wordt al lang door onderzoekers gebruikt om de interactie van wortels en microben te bestuderen, zij het uitsluitend in kleine, kortlevende bloeiende planten. Het nieuwe apparaat is het eerste dat wordt gebruikt op levende houtige planten.

De nieuwe ontwikkeling heeft onderzoekers al toegestaanBepaal of symbiotische processen worden waargenomen, zoals de opname door microben van voedingsstoffen die worden uitgescheiden door de plantenwortel, of het vrijkomen van materialen zoals fosfor en plantenhormonen die de beweging van de wortel regelen.

Binnen een paar weken, onderzoekersobserveerde voortdurend hoe verschillende soorten microben groeien en interactie aangaan met levende wortels door middel van een microscoop, en ontdekte dat bij afwezigheid van externe voedingsstoffen, microben zich daadwerkelijk hechten aan het worteloppervlak en wortelexsudaten gebruiken voor groei.

We hebben al deze interacties gevisualiseerd terwijl de plant nog leefde. Ons vermogen om dit enkele weken met ons apparaat te doen, is wat dit werk onderscheidt.

Giorgi Babnigg, een bio-informaticus en moleculair bioloog in Argonne die het apparaat mede heeft ontwikkeld

Lees ook

De Andromeda-halo nadert onze melkweg. We vertellen je waarom het belangrijk is

Symptomen van coronavirus bij kinderen. Waar moet je op letten?

Het bleek dat de Maya-beschaving hun steden verliet