Forskare inrättade ett mikrochiplaboratorium för att studera levande träd

Processen med växtrot-mikrobinteraktioner (RMI) är gömd under jorden. Det ger sig inte

forskare övervakar anknytningen kontinuerligtmikrober och utbyte av näringsämnen utan avbrott och under lång tid. För att komma runt detta problem har forskare traditionellt analyserat rotmiljön genom att odla växter i krukor, mellan glasskivor eller i agarskålar, och sedan observerat rötterna för fysiska förändringar och mikrobiella interaktioner genom att offra ett prov. En agarskål. är en petriskål som innehåller agar som ett fast näringsmedium plus näringsämnen som används för att odla mikroorganismer.

Men det perfekta sättet att kontrolleraFörhållandet mellan växtrötter och deras omgivande mikroorganismer i rhizosfären - det näringsrika området av jorden som omger en växtrot - är att observera alla interaktioner när de inträffar under längre tidsperioder och i hög upplösning. Så forskare vid Argonne Biosciences Division utvecklade tillsammans med forskare vid Argonne Nanoscale Materials Center, en användaranläggning från US Department of Energy's Science Office, ett RMI-chip: en liten mikrofluidanordning som gör att en liten mängd vätska kan passera genom mikrokanaler eller banor på ett chip som bara är några kvadrater i storlek. centimeter över.

”Kanaler skapas med mjuk litografi,tillvägagångssätt för att skapa tredimensionella strukturer med mjuka material, förklarar Giorgi Babnigg, bioinformatiker och molekylärbiolog vid Argonne, meduppfinnar av enheten.

Babnigg och hans kollegor använde denna teknikför att skapa ett negativt intryck av din enhet. De slökte sedan formen med en plastliknande silikon, värmde upp den för att stelna och tog sedan bort den från formen. Forskarna stansade sedan hål i materialet för att bilda inlopp och utlopp, och slutligen smälte det med en bit mikroskop täckglas så att de kunde observera vad som hände inuti kanalerna genom mikroskopet. Som ett resultat visade det sig mminiatyrlaboratorium för studier av träd.

Mikrofluidiska enheter som detskapad av Babnigg och hans team har länge använts av forskare för att studera växelverkan mellan rötter och mikrober, om än uteslutande i små, kortlivade blommande växter. Den nya enheten är den första som används på levande träiga växter.

Den nya utvecklingen har redan gjort det möjligt för forskareBestäm om symbiotiska processer observeras, såsom absorption av mikrober av näringsämnen som utsöndras av växtroten eller frisättning av material som fosfor och växthormoner som styr rotens rörelse.

Inom några veckor, forskareobserverade kontinuerligt hur olika typer av mikrober växer och interagerar med levande rötter genom ett mikroskop, och fann att i frånvaro av externa näringsämnen, mikrober faktiskt fäster vid rotytan och använder rotutsöndringarna för tillväxt.

Vi visualiserade alla dessa interaktioner medan växten fortfarande levde. Vår förmåga att göra detta med vår enhet i flera veckor är det som skiljer detta arbete ut.

Giorgi Babnigg, en bioinformatiker och molekylärbiolog vid Argonne som var med och utvecklade enheten

Läs också

Andromedahalan närmar sig vår galax. Vi berättar varför det är viktigt

Symtom på coronavirus hos barn. Vad du bör vara uppmärksam på?

Det visade sig att den Maya-civilisationen lämnade sina städer