Pflanzenmikrotechniken und -protokolle

Herausgegeben von Edward Yeung, Claudio Stasolla, Michael Sumner und Bing Huang. Springer, 2015.

Als jemand, der mit veröffentlichten Protokollen gekämpft hat, um sie so anzupassen, dass sie für mein Material der biologischen Wahl der Pflanzenzelle – das Zytoskelett im sich entwickelnden sekundären Xylem und Phloem von Baumwurzeln (Chaffey et al. 1997) – Ich schätze die Bedeutung einer benutzerfreundlichen, detaillierten Schritt-für-Schritt-Anleitung von denen, die die Techniken entwickelt haben. Diese Erfahrung inspirierte die Produktion des „Holzkochbuchs“, das eine Vielzahl detaillierter Techniken und Protokolle für das Studium der Zell- und Molekularbiologie der Holzbildung in Bäumen vorstellt (Chaffey, 2002a). Obwohl veröffentlichte Protokolle und Methoden für die mikroskopische Untersuchung von weniger anspruchsvollen Pflanzengeweben existieren – z ) und Ruzin (1940) – viele von ihnen sind nicht mehr verfügbar. Es gibt auch einen verständlichen Wunsch, sicherzustellen, dass Methoden für 1958 relevant sind^st Jahrhunderts Praktiker der Pflanzenmikrotechnik. Und das ist einer der Treiber für Yeung et al.s Buch Pflanzenmikrotechniken und -protokolle [nachfolgend bezeichnet als PMP], eine Sammlung von „eine Vielzahl von Anwendungen und aktualisiert sie, um sie verständlich und relevant zu machen, insbesondere für Studenten, die die Methoden zum ersten Mal anwenden". PMP widmet sich nicht der Kunst der Holzmikrotechnik (obwohl es drei seiner 30 Kapitel speziell den Eigenheiten dieses Materials widmet). Eher, PMP gibt vor, bewährte Protokolle und Verfahren für eine allgemeinere Benutzerschaft bereitzustellen, die es wahrscheinlich vorziehen würde, die Feinheiten solcher Systeme wie Arabidopsis zu untersuchen (die nicht weniger interessant oder studienwürdig sind als Bäume, aber im Allgemeinen für mikrotechnische Studien zugänglicher).

Bewertung

Of PMP's 576 (+ xiv) Seiten, 570 davon sind 30 Kapiteln von Techniken gewidmet, die von >50 Praktikern beigesteuert werden. Diese Kapitel sind in vier Abschnitte unterteilt; beginnend mit allgemein – aber ziemlich wichtig! – Überlegungen zu „Fixierung, Verarbeitung, Einbettung und Färbung botanischer Präparate“, bevor sie sich mit „Mikrotechnik im Zusammenhang mit Zell- und Molekularstudien“, „Präparativen Methoden für das Studium der Holzanatomie“ und „Botanische Techniken und Protokolle für Archäologie und Herbarium“ befassen Sammlung". Und jede der Methodologien sieht ziemlich detailliert aus (in dem Maße, in dem es zwischen verschiedenen Kapiteln zu Wiederholungen kommt – aber da man wahrscheinlich nur das interessierende Kapitel liest, wird dies wahrscheinlich unbemerkt bleiben und sicherstellen, dass jeder Beitrag wirklich eigenständig und vollständig ist selbst…), was gut ist, und wie es sich für einen so praxisorientierten Hands-on-Band gehört.

Zu den Beiträgen gehört auch eine angemessene Erwähnung von Gesundheits- und Sicherheitsaspekten, sei es innerhalb des Labors oder außerhalb, z. B. an archäologischen Stätten. Aber vielleicht ist es auch wichtig zu sagen, warum das Hosenbein [womit für UK-Leser vermutlich Hose gemeint ist…] den oberen Teil des Stiefels bedecken soll (S. 133) – um zu verhindern, dass der gewebeschädigende ultrakalte flüssige Stickstoff hineinkommt in den Stiefel und das Bein oder den Fuß verletzen! Und während das Abdecken einer Kante einer zweischneidigen Rasierklinge mit einer einzigen Schicht Klebeband (S. 12/13) wahrscheinlich ausreicht, um einen Schüler versehentlich zu stoppen einen Finger abschneiden(!), kann es dennoch zu ernsthaften Schäden kommen. Vielleicht sind also noch ein paar Lagen Tape mehr nötig, um auf der sicheren Seite zu sein? Aber die wirklichen Juwelen der Methodologien sind die Abschnitte „Anmerkungen“ und Fehlerbehebung. Von den Praktizierenden selbst bereitgestellt, machen sie die Protokolle „lebendig“ und können viele Stunden der Frustration ersparen, wenn Sie versuchen, selbst herauszufinden, warum eine Methode fehlgeschlagen ist. Tatsächlich sind viele ohne solche Hinweise und Tipps versucht, die Techniken aufzugeben, wenn sie nicht so gut funktionieren, was dazu führen kann, dass noch weniger Arbeiter diese Art von Untersuchung durchführen. Im Allgemeinen gibt es am Ende des Kapitels einen Abschnitt „Interpretation und Schlussfolgerung“ oder „Schlussfolgerung“ oder „Allgemeine Kommentare“, die häufig ermutigende Worte zu den Techniken des Kapitels für angehende Praktiker enthalten.

Das Buch schließt mit vier zweispaltigen Indexseiten. Und ja, Arabidopsis hat mehrere Einträge darin. Indexiert sind aber nur die anderen Taxa Bienertia sinuspersici, Brassica napus, Kalanchoe, Oryza sativa und Suaeda aralocaspica. Ich weiß, dass im Text noch viele weitere Arten erwähnt wurden. Eine getrennte Liste von Arten, die in den verschiedenen Protokollen verwendet werden, wäre nützlich gewesen – um die Phytowissbegierigen zu ermutigen, ihre eigenen speziellen interessierenden Arten zu untersuchen – da der Index in dieser Hinsicht keine große Hilfe ist. Die verschiedenen Techniken werden im Index oft gut erwähnt, aber sie können leicht aus den Kapitelüberschriften (im Gegensatz zu den Arten …) entnommen werden.

Schwarz-Weiß- und Farbbilder helfen, viele der Beiträge zu veranschaulichen, und einige der mehrfarbigen Bilder – z. B. Refluoreszenz, gefärbte handgeschnittene Schnitte und Tomographie-Renderings – waren sehr beeindruckend. Mir war jedoch nicht bewusst, dass die Bilder die Publikation angeben, in der sie erscheinen. Vielleicht wurden sie speziell für dieses Buch erstellt? Ich vermute nicht in allen Fällen, daher wäre es nützlich, diesen Link zur veröffentlichten Literatur zu haben – als zusätzlichen Beweis dafür, was mit den Techniken erreicht werden kann.

Referenzen werden am Ende jedes Kapitels bereitgestellt (es gibt schließlich eine Grenze dafür, wie viel selbst das detaillierteste Protokoll von dem wiederholen sollte, was bereits öffentlich zugänglich ist). Sie sind jedoch nicht in Autorenreihenfolge aufgeführt, sondern in numerischer Reihenfolge (wie im Text zitiert). Harvard-Referenzen – insbesondere im Text – wären eine gesegnete Erleichterung von den ziffernlastigen Protokolllisten gewesen. Aber einige seltsame Dinge sind in den Referenzen enthalten, zB Chinnappa CC (1980) Botany 441: Taxonomy of blooming plants lab manual. University of Calgary und Mitrow G (2014) Persönliche Mitteilung. Es sollte sicherlich eine goldene Regel sein, dass Literaturverzeichnisse nur öffentlich zugängliche Artikel enthalten. Ich habe mich bemüht, den ersten Artikel im Internet zu finden – und bin gescheitert. Dieser Artikel kann daher nicht wirklich als für alle verfügbar angesehen werden. Wie wichtig es ist, das zugehörige Kapitel zu verstehen, werde ich nie erfahren. In ähnlicher Weise ist eine persönliche Kommunikation das, was sie sagt, eine Kommunikation, die für die beiden Parteien persönlich war; solche Artikel sind naturgemäß nicht für andere zugänglich und sollten niemals in Referenzlisten aufgeführt werden.

Erwähnungen einiger Kapitel…

Obwohl es der Platz nicht erlaubt, alle Protokolle in der Sammlung zu behandeln, verdienen einige wenige zusätzliche Kommentare.

Kapitel 1 „A Guide to the Study of Plant Structure with Emphasis on Living Specimens“ von Yeung: Es war eine Freude zu sehen, wie die Freihand-Schnitttechnik in diesem Beitrag einen so großen Aufschwung erhielt. Und eine Erwähnung von Peterson et al. (2008), die noch mehr Details über die Technik und was möglich ist. Und es ist auch schön, eine ähnliche Werbung in Kap. 10 „Verbesserte Methoden zum Klären und Färben von Pflanzenproben“ von Lux et al. Das Handschneiden ist so schnell – und billig! – Weg, Ergebnisse zu erzielen und einen Einstieg in die Welt der Pflanzenmikrotechnik zu bieten, der leider so selten genutzt zu werden scheint. Umso mehr, als das, was möglich ist, in Kraehmer H und Baur P (2013) so gut dargestellt wird.

Kapitel 2 „Chemical and Physical Fixation of Cells and Tissues: An Overview“ (Huang und Yeung) muss erwähnt werden, weil es den Mythos aufrechterhält, dass Gewebeblöcke mit Seiten nicht mehr als 1 mm Würfel für die Refixierung für die Transmissionselektronenmikroskopie benötigt werden. Dies gilt nicht für holziges Material – wo einige Zellen > 3 mm lang sein können (z. B. Chaffey, 2002b), und widerspricht sich in gewissem Maße PMP's Kap. 24 „Dreidimensionale Bildgebung von Kambium- und sekundären Xylemzellen durch konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie“ von Nakaba et al. bezüglich Holzstudien, bei denen Splitter von 30 x 10 x 2 mm verwendet werden. Ich weiss PMP geht es nicht nur um holzige Gewebe, aber dieser Vorbehalt verdient es, erwähnt zu werden.

Nur weil ich mich nicht erinnern kann, irgendwo anders viele Details über die Technik gesehen zu haben, war es schön, Kap. 20 „Lasermikrodissektion von Pflanzengeweben“ von Millar et al. Kerl. 22 „Microscopic Examination of Wood: Sample Preparation and Techniques for Light Microscopy“ bietet eine großartige Ergänzung und Weiterentwicklung eines ähnlichen Kapitels von Chaffey (2002c). Außerdem ist es immer schön zu sehen, dass Holzgewebe für die technischen Herausforderungen anerkannt werden, die sie darstellen, und dass sie in einem allgemeineren Werk über Pflanzenmikrotechnik angemessen erwähnt werden.

Einige Dinge, die in einem Mikrotechnik-Handbuch nützlich wären

Wie die Herausgeber im Vorwort anerkennen, PMP ist keine vollständige Liste der mikrotechnischen Pflanzenmethoden (und ebnet damit den Weg für aktualisierte zukünftige Ausgaben …), daher wäre es unhöflich von mir, alle Themen aufzulisten, die ich in einem solchen Buch sehen möchte. Ein Abschnitt, der jedoch nützlich gewesen wäre, ist einer, der sich mit der Frage der Aufnahme und Vorbereitung von Bildern für die Veröffentlichung befasst. Bild ist alles in der Mikrotechnik und stellt oft das Hauptergebnis eines Forschungsprojekts dar. Angesichts der Zahl der Rückzüge von veröffentlichten Artikeln wegen „Bildmanipulation“ (z. B. Martin und Blatt, 2013; http://retractionwatch.com/2016/02/24/dont-trust-an-image-a-new-company-can-help/), wäre ein Kapitel, das festlegt, was zulässig ist – und was nicht – an der Zeit. Ich habe oben die Nützlichkeit einer Liste von Taxa erwähnt. Adressen der Mitwirkenden werden zwar angegeben, E-Mail-Adressen jedoch nicht. Diese können sich zwar ändern – ebenso wie die physischen Adressen der Autoren – sie wären jedoch äußerst nützlich, wenn potenzielle Benutzer der Techniken Fragen haben, die sie bei den Anbietern des Protokolls stellen möchten. Dies ist eine relativ einfache Geste, die dazu beitragen kann, eine breitere Aufnahme der Pflanzenmikrotechnik sicherzustellen (und erklärtermaßen eines der Ziele des Buches).

Fazit

Der weite Bereich der Pflanzenmikrotechnik ist ein Paradies für Innovatoren, und die Techniken werden weiter verbessert oder modifiziert, um den Anforderungen verschiedener Pflanzenmaterialien und spezifischer Forschungsziele gerecht zu werden. PMP ist also weder das letzte – noch unbedingt das neueste – Wort zu diesem Thema – wie die Protoplasma Special Issue on Emerging Techniques in Light and Electron Microscopy (Borst und Robinson, 2014) zeigt. Und ermutigenderweise gibt es ein gesundes Interesse an der Entwicklung von Protokollen für die Pflanzenmikrotechnik, wie beispielsweise von Seiten wie Naturprotokolle, Protokollaustausch, BMC-Anlagenmethodenund Springer-Protokolle. Pflanzenmikrotechniken und -protokolle ist nichtsdestotrotz eine wichtige und willkommene Sammlung von Protokollen, die den aktuellen Stand der Technik erfassen.

Allerdings ist der wahre Test von PMP wie gut wird es genutzt – und zitiert! – von Forschern der Zukunft. Deshalb und als jemand, der an einem ähnlichen Projekt beteiligt war, das darauf abzielte, mehr Interesse speziell an der Zellbiologie von Holzpflanzen zu wecken, wünsche ich Yeung et al. gut in ihrem würdigen Bemühen, die nächste Generation von strukturell denkenden Pflanzenwissenschaftlern heranzubilden.

Referenzen

Berlyn GP und Miksche JP (1976) Botanische Mikrotechnik und Zytochemie. Iowa State University Press.

Borst JW und Robinson D (2014) Leitartikel für PROTOPLASMA – Spezialausgabe zur Mikroskopie. Protoplasma 251: 273-275.

Chaffey NJ (Hrsg.) (2002a) Holzbildung in Bäumen: Zell- und molekularbiologische Techniken. Taylor und Francis.

Chaffey NJ (2002b) Eine Einführung in die Probleme der Arbeit mit Bäumen. In: Holzbildung in Bäumen: Zell- und molekularbiologische Techniken, Hrsg. Chaffey NJ, S. 9–16. Taylor und Francis.

Chaffey NJ (2002c) Holzmikroskopische Techniken. In: Holzbildung in Bäumen: Zell- und molekularbiologische Techniken, Hrsg. Chaffey NJ, S. 17–40. Taylor und Francis.

Chaffey NJ, Barnett JR und Barlow PW (1997) Visualisierung des Zytoskeletts im sekundären Gefäßsystem von Hartholzarten. Zeitschrift für Mikroskopie 187: 77-84.

Gahan PB (1984) Pflanzenhistochemie und Zytochemie – Eine Einführung. Akademische Presse.

Kraehmer H. und Baur P. (2013) Unkraut Anatomie. Wiley-Blackwell.

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Martin C. und Blatt M. (2013) Manipulation und Fehlverhalten im Umgang mit Bilddaten. Die Pflanzenzelle 25: 3147-3148.

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Peterson RL, Peterson CA und Melville LH (2008) Vermittlung der Pflanzenanatomie durch kreative Laborübungen. NRC Press, Kanada.

Ruzin SE (1999) Pflanzenmikrotechnik und Mikroskopie. Oxford University Press.

Sass JE (1958) Botanische Mikrotechnik, 3. Aufl. Constable und Company Ltd.