Techniken sind das Herzstück des Verständnisses in der Botanik (und jeder Wissenschaft, ob es sich um eine -ologie handelt oder nicht *). Denn mit fortschreitenden Techniken sollte auch unser Verständnis voranschreiten – oft bis zu dem Punkt, an dem die „Wahrheit“, die zuvor erhalten wurde (und die von ihren Anhängern und Befürwortern liebevoll gehegt und eifersüchtig gehütet wird), umgedreht wird. Das nennen wir Fortschritt in der Wissenschaft; neue Weisheit ersetzt die alte. Und diejenigen, die zuvor am Alten festgehalten haben, aber die wissenschaftliche Methode respektieren, beginnen, das Neue anzunehmen, wenn seine Wahrhaftigkeit – wie vergänglich sie auch sein mag – demonstriert wird. Also – und ohne Entschuldigungen für eine zelluläre Voreingenommenheit und in der Überzeugung, dass die Struktur der Funktion einen Daseinsgrund gibt – hier ist eine Sammlung von Techniken, um Pflanzen und ihre Teile genauer zu betrachten **.
Obwohl es so gesagt wird Sehen is Glauben, sollte man sich nicht auf eine Informationsquelle verlassen; Die Bestätigung durch mehrere Quellen ist ein wichtiger Aspekt der Beweiserhebung. Zu diesem Zweck kann die Verwendung verschiedener mikroskopischer Techniken, von denen jede ihre eigenen Erkenntnisse bringt, eine informativere Sichtweise bieten, als sich auf eine Technik allein zu verlassen. Während dies bedeuten kann, dass unterschiedliche Präparationstechniken verwendet werden müssen, damit eine Struktur mit unterschiedlichen Technologien abgebildet werden kann – z leicht und Transmissionselektronenmikroskopie, vertretbarer ist es, verschiedene Techniken zu verwenden, um die zu untersuchen gleich Material. Und wenn das nur bedeutet, eine vorhandene Technologie besser zu nutzen, umso besser; Noch mehr Informationen für keinen weiteren Aufwand bei der Gewebevorbereitung.
Und genau das schlägt David Collings mit seinen „Optimisation approach for concurrent transmitt light imaging during confocal microscopy“ vor (Pflanzenmethoden (2015) 11:40; DOI 10.1186/s13007-015-0085-3). In Anbetracht dessen, dass die meisten modernen konfokalen Mikroskope Durchlichtdetektoren aufweisen (Adaobi Nwaneshiudu et al. Journal of Investigative Dermatology (2012) 132, E3. doi:10.1038/jid.2012.429), ein zu wenig genutztes Werkzeug für die Live-Bildgebung von Pflanzenzellen sind (was auch den Vorteil hat, dass durch die Gewebepräparation verursachte Artefakte vermieden werden, die die Interpretation des lebenden Zustands verwirren können), befürwortet Collings ihre Verwendung, um einen „zellulären und organismischen Kontext für die Fluoreszenz bereitzustellen Konfokal erzeugte optische Schnitte“. Wichtig ist, dass er auch betont, wie wichtig es ist, sicherzustellen, dass das Mikroskop richtig eingerichtet ist, um das Beste aus ihm herauszuholen (!). Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass, da im Wesentlichen die gleiche Optik wie die konfokale Fähigkeit des Mikroskops verwendet wird, die übertragenen Lichtbilder räumlich und zeitlich mit den Fluoreszenzbildern übereinstimmen (im Gegensatz zu Bildern, die mit einer separat montierten Kamera aufgenommen werden).
Ein Papier, das den gesteigerten Wert der Kombination vergleichsweise neuer Techniken mit etablierteren, sogar „traditionellen“ Technologien demonstriert, ist Pavani Nadiminti et al's Studie der Kutikula von Triticum aestivum (Weizen), Zea Mays (Mais) und Lupinus angustifolius (Lupine) (Protoplasma 252:1475–1486, 2015; DOI 10.1007/s00709-015-0777-6). Nutzung der Bildanalyse- und Quantifizierungsleistung der konfokalen Mikroskopie und der Auflösung der Rasterelektronenmikroskop (SEM) entwickelten und verwendeten sie neuartige Bilddatenanalyseverfahren zur Quantifizierung des epikutikulären Wachses in einem facettenreichen Ansatz, der zu einem besseren Verständnis der kutikulären Struktur geführt und neue Einblicke in die Architektur der Blattoberfläche geliefert hat. Und als – Entschuldigung, die – Hauptbarriere zwischen den oberirdischen Teilen einer Pflanze und der äußeren Umgebung (sowohl abiotisch als auch biotisch) (z. B. Trevor Yeats und Jocelyn Rose, Pflanzenphysiologie. 163 (1): 5–20, 2013; doi: 10.1104/S.113.222737)ist die Kutikula eine Struktur von beträchtlicher Bedeutung und Forschungsinteresse.
Und George Komis, der die Mikroskopie auf die nächste Stufe hebt et al. bieten einen zeitnahen Überblick über die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der hochauflösenden Mikroskopie ** von Pflanzen (zB Mikroskopie mit strukturierter Beleuchtung (SIM), Photoaktivierungs-Lokalisationsmikroskopie (PALME), stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie (STURM) und Stimulierte Emissionsverarmungsmikroskopie (STED) (Trends in Plant Science 20: 834-843, 2015; http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2015.08.013).
Überbrückung der Lücke zwischen molekülbasierten Immunlokalisierung Arbeit und den zellulären Kontext, in dem dies geschieht, Taras Pasternak et al. präsentieren „ein verbessertes und universelles Verfahren zur Immunlokalisierung von ganzen Pflanzen“ (Pflanzenmethoden (2015) 11:50; DOI 10.1186/s13007-015-0094-2). Während sie den wichtigen Beitrag anerkennen, den Immunlokalisierungstechniken zur Pflanzenbiologie leisten, erkennen sie auch an, dass ihr Wert durch Probleme bei der angemessenen Gewebekonservierung beeinträchtigt werden kann. In einem Versuch, solche Angelegenheiten zu verbessern, stellen sie ein detailliertes Protokoll vor, das eine robuste Immunlokalisierung von Proteinen und eine bessere Auflösung und 3-D-Rekonstruktion ganzer Pflanzenorgane ermöglichen sollte und das auf eine Vielzahl von Pflanzenarten anwendbar ist (z Medicago Sativa (Luzerne, Luzerne), Triticum aestivum, Nikotin [sic. ] tabacum (Tabak), Lycopersium [sic.] esculentum (Tomate), Hedera Helix (Efeu), und hielt sogar Arabidospis [sic.] (Ackerschmalwand)…).
Zum Schluss, und um zu beweisen, dass es nicht nur mikrostrukturelle Bildgebungsverfahren sind, die mir ins Auge fallen, Takashi Fujii et al. kündigen eine Technik an, die es ermöglicht, den Inhalt einer einzelnen Zelle zu extrahieren und zu analysieren Massenspektrometer (MS) (Naturprotokolle 10: 1445–1456, 2015; doi:10.1038/nprot.2015.084). Das ist zwar beeindruckend genug, aber die größte Neuigkeit hier ist, dass sie Pflanzenzellen von verwendet haben Raphanus sativus (Rettich, kein Frontalunterricht. Arabidopsis thaliana – die an sich erfrischend anders ist (obwohl sie zur selben Familie gehört – die Brassicaceae…)). Das vorliegende Papier baut auf früheren Arbeiten des Teams am Labor für Einzelzell-Massenspektrometrie in Japan auf RIKENs Zentrum für quantitative Biologie, unter der Führung von Tsutomu Masujima, die zuvor untersucht Pelargonie zonale (Geranie – Mónica Tejedor et al., Anal. Chem.-Nr. 84 (12): 5221–5228, 2012; DOI: 10.1021/ac202447t). Leider – und ungeachtet ihrer Bedeutung als zelluläre organische Stoffe, die den Stoffwechsel über ihre Rolle als Enzyme orchestrieren – werden Proteine mit dieser Technik wegen unzureichender Empfindlichkeit nicht nachgewiesen. Nichtsdestotrotz ist Live-Einzelzell-Massenspektrometrie (Live-MS – Tsutomu Masujima, Analytische Wissenschaften 25 (8): 953-960, 2009) erzeugt innerhalb von Minuten Tausende von Metaboliten-Peaks aus einer einzigen lebenden Pflanzenzelle. Das ist jedoch nur die halbe Wahrheit. Obwohl das Inventar der Metaboliten uns wohl Aufschluss darüber gibt, was in der Zelle vor sich geht, müssen die Peaks noch identifiziert werden – und die meisten sind noch unbekannt Sixue Chen von der University of Florida erinnert uns.
Aber wenn die Zelle mit der Bühne verglichen werden kann, auf der sich das zytobiologische Drama abspielt, können die Metaboliten als die „dramatis personae„die diese Geschichte nachspielen.“ Und wie bei einem menschlichen Drama, wo man, wenn man die Akteure kennt, den Titel des Stücks erschließen kann, so verhält es sich auch mit der Zelle – ist die molekulare Zusammensetzung bekannt, lässt sich die Rolle der Zelle ableiten. Daher, so schließen die Autoren optimistisch, dürfte dieses Verfahren „unentdeckte Moleküle und dynamische molekulare Mechanismen aufdecken“. Kurz vor 2016 fragen wir uns, welche neuen – botanischen! – zellulären Dramen darauf warten, der Welt präsentiert zu werden: Frohes Neues Jahr!
* Und hier werden wir daran erinnert Wunderbare Werbung aus den 1980er Jahren Umgang mit genau dieser Vorstellung. Und für diejenigen, die anmerken, dass das Wort Botanik keine „Wissenschaft“ ist, erinnern wir sie an seinen alternativen Namen Phytologie ist!
** Aber wenn eine weitere Rechtfertigung für dieses mikroskopische Gemisch benötigt wird, lassen Sie uns niemals vergessen, dass es Robert Hooke und seine wegweisenden mikroskopischen Untersuchungen zu Schnitten waren Kork das gab uns letztendlich die Begriff der Zelle.
*** Und insbesondere die Entwicklung superauflösender Mikroskoptechniken brachte Stefan Hell, Eric Betzig und William Moerner 2014 den Nobelpreis für … Chemie ein (Jennifer Lippincott-Schwartz, PNAS 112: 2630–2632, 2015; www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1500784112).
[Bild von Die Nationalbibliothek von Wales]
