Znanstvenici su razvili način prikazivanja spolne reprodukcije u živom cvijeću, prema studiji objavljenoj danas u časopisu otvorenog pristupa eLife.
Nova tehnika, izvorno objavljena na bioRxiv-u, po prvi put snima filmove o temeljnim procesima u razvoju cvijeća i otvara nove puteve za istraživanje spolne reprodukcije biljaka.
Razmnožavanje biljaka događa se u prašnicima i jajnicima cvjetova u razvoju, što rezultira stvaranjem peludi i embrijske vrećice koja sadrži muške i ženske zametne stanice. Proizvodnja zametnih stanica uključuje obje vrste stanične diobe koje se nazivaju mejoza i mitoza. Nakon proizvodnje, te se stanice spajaju tijekom oplodnje kako bi se dobila stanica koja se razvija u biljku.
Veliki dio našeg razumijevanja reproduktivnih procesa biljaka došao je iz proučavanja seciranih uzoraka biljaka pod mikroskopom i ispitivanjem aberacija koje proizlaze iz mutacija biljnih gena uključenih u reprodukciju biljaka. Međutim, ove metode ne daju informacije o tome gdje se i kada događaju različiti događaji tijekom reprodukcije. Živa slika pruža način snimanja ovog važnog detalja.
"Snimanje uživo bilo je ključno u istraživanju rasta i razvoja korijena, ali slikanje staničnih procesa unutar cvijeta u živoj stanici tehnički je puno izazovnije", objašnjava prva autorica Sona Valuchova, postdoktorska istraživačica na Srednjoeuropski institut za tehnologiju na Sveučilištu Masaryk, Češka Republika."Potrebno je razviti metode snimanja u kontekstu cijelih organa ili biljaka."
Valuchova i njezini kolege koristili su tehniku zvanu fluorescentna mikroskopija svjetlosnog sloja (LSFM), gdje se uzorak pomiče kroz tanki sloj laserskog svjetla, a detektor prikuplja podatke trodimenzionalne slike. Na taj način se cijeli cvijet koji je ugrađen u agar može brzo snimiti pomicanjem kroz ravninu svjetlosti. Rezultirajući 3D model pokazuje zamršene detalje strukture cvijeta i može se koristiti za praćenje sudbine pojedinačnih zametnih stanica unutar njega.
Pokazavši da LSFM može pružiti slike cvijeća visoke razlučivosti, sljedeći cilj tima bio je utvrditi da može otkriti specifične događaje u reprodukciji. Da bi to postigli, koristili su cvijeće koje je konstruirano da ima fluorescentne oznake na ključnim molekulama uključenim u mejozu i mitozu. Oni su uspjeli uhvatiti cijeli proces mejoze u muškim zametnim stanicama otkrivajući promjene u količini i mjestu molekule zvane ASY1 svaki sat tijekom četiri dana.
Tim je nastavio pokazati da se slika uživo može uspješno koristiti za proučavanje razine biljnih hormona tijekom različitih faza razvoja cvijeta i za promatranje kretanja kromosoma kroz stanicu tijekom stanične diobe.
Jedno od najzanemarenijih područja istraživanja reprodukcije biljaka je proizvodnja ženskih zametnih stanica tijekom ženske mejoze. Većina studija o biljnoj mejozi fokusirana je na muške zametne stanice jer je ženski ekvivalent - nazvan matična stanica megaspore - nevjerojatno rijedak i izgleda vrlo slično drugim stanicama, što ih čini teškim za proučavanje. Kako bi to prevladao, tim je razvio verziju živog snimanja posebno za žensku mejozu. "To je zahtijevalo pažljivo seciranje cvjetnog pupa kako bi se otkrile ovule, koje su zatim prolazile kroz lasersko svjetlo svakih 10 minuta tijekom 24 sata kako bi se stvorio 3D film", kaže suautorica Pavlina Mikulkova, također viša znanstvenica u Centralnom Europski institut za tehnologiju na Sveučilištu Masaryk."Upotrebom ove tehnike uspjeli smo snimiti dvije faze ženske mejoze i odrediti koliko dugo je svaka trajala."
"Ovaj rad pokazuje moć LSFM-a da pruži nove informacije o reprodukciji biljaka koje se prije nisu mogle proučavati drugim vrstama mikroskopije", zaključuje viši znanstveni istraživač Karel Riha, zamjenik direktora za istraživanje na Srednjoeuropskom tehnološkom institutu na Sveučilištu Masaryk. "Naš uspjeh u razvoju protokola za snimanje uživo za žensku mejozu predstavlja veliki tehnički napredak u biologiji biljnih stanica."
