บันทึกการพัฒนาอวัยวะของพืช

ในสิ่งมีชีวิต การพัฒนาเป็นการรวมกันของกระบวนการประสานงานหลายอย่างที่มีปฏิสัมพันธ์ในเวลาและพื้นที่ตลอดการเจริญเติบโต โน้ตปลอมหนึ่งตัวในซิมโฟนีที่ละเอียดอ่อนอาจส่งผลร้ายแรงได้ อย่างไรก็ตาม คะแนนที่แม่นยำของดนตรีชีวภาพนี้มักเป็นปริศนาสำหรับนักวิทยาศาสตร์ วิธีหนึ่งคือการใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ขั้นสูงเพื่อสังเกตการเจริญเติบโตของอวัยวะแบบเรียลไทม์ ความท้าทายคือแนวทางดังกล่าวไม่เหมาะกับการตรวจสอบระยะยาว นอกจากนี้ยังสามารถกดดันอวัยวะต่างๆ ขัดขวางพัฒนาการได้

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยของ INRAE ​​ได้พัฒนาวิธีการเฉพาะที่ใช้กับพืช ประการแรก การวาดภาพบนพืชแต่ละชนิดจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์ถ่ายภาพใบไม้ซึ่งแสดงถึงช่วงของขั้นตอนการพัฒนา การใช้อัลกอริทึมที่กำหนดเป้าหมายกับแคตตาล็อกภาพถ่ายนี้ เป็นไปได้ที่จะกำหนดอายุให้กับแต่ละภาพ ใบไม้ และสร้างการพัฒนาใหม่เมื่อเวลาผ่านไป เพื่อช่วยในการทำงานนี้ นักวิจัยใช้ประโยชน์จากโปรแกรมซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สอย่าง MorphoLeaf ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 2016 ร่วมกับ ENS de Lyon

ขั้นตอนต่อไปคือการใช้วิธีนี้เพื่อบันทึกการพัฒนาใบอย่างครอบคลุมในพืชต้นแบบ Arabidopsis thaliana ในช่วงเวลาหลายสัปดาห์ นักวิทยาศาสตร์เก็บใบไม้จากป่าหลายร้อยชนิดและ สายพันธุ์กลายพันธุ์; หลังมีการดัดแปลงพันธุกรรมที่ส่งผลกระทบ รูปร่างใบ. ข้อได้เปรียบที่สำคัญของวิธีนี้คือความง่ายในการใช้งาน: ไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน อันที่จริง กล้องจุลทรรศน์มาตรฐานถูกใช้เพื่อถ่ายภาพระยะพัฒนาการก่อนหน้านี้ (ขนาดใบไม้ < 0.1 มม.) และใช้เครื่องสแกนแบบแท่นสำหรับระยะการพัฒนาต่อมา (ขนาดใบไม้ > 1 ซม.)

https://www.youtube.com/embed/UU2YahNiTpI?color=whiteReconstructing the complete story of leaf development. Credit: INRAE – Jasmine Burguet

ภาพบอกเล่าเรื่องราวการพัฒนาของใบไม้ได้อย่างแม่นยำ ชี้แจงประเด็นสำคัญในอวกาศและเวลาที่มีส่วนอย่างมากต่อการพัฒนาโดยทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การวิเคราะห์พบว่าพืชป่าและพืชกลายพันธุ์อาจมีวิถีการพัฒนาในช่วงแรกที่เหมือนกัน จากนั้นจึงแตกต่างกันในระยะต่อมา

ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับการพัฒนาโรงงานสามารถกำหนดกลยุทธ์ในอนาคตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโตของพืช วิธีการของนักวิจัยมีความยืดหยุ่นอย่างมากและสามารถปรับใช้ได้กับอวัยวะทุกประเภท รวมถึงในสัตว์ด้วย ดังนั้นอาจเป็น เครื่องมืออันล้ำค่า ในการศึกษาที่พยายามทำให้กระจ่างเกี่ยวกับอวัยวะและสิ่งมีชีวิต พัฒนาการ.

การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ชีววิทยาพืชเชิงปริมาณ.