分类: 转录组测序

植物空间转录取材策略对于植物空间转录组取材是有一定要求的,其实叶片做空间转录组是有一定难度的,分享的文章来看马齿苋的叶片具有一定厚度可以完成切片进行组织优化测试,具有一定操作空间。植物组织需要满足一些特性更容易完成包埋切片,优先考虑幼嫩的组织,木质化程度较低,可以尽可能保证组织切片完整性和捕获较多有效数据。接下来一起了解不同组织的特性和开展植物空间转录组需要注意的事项和策略。

1. 叶片

叶片是叶的主要组成部分,一般为绿色扁平体。植物叶片结构一般主要由表皮、叶肉、叶脉、气孔构成。表皮包在叶的外面,通常为一层,在上面的叫上表皮,在下面的叫下表皮。在表皮细胞的外壁上有一层也是透明的且不易透水的角质层。表皮上这些成对的半月形细胞,叫做保卫细胞。保卫细胞之间的空隙叫气孔,气孔的开闭由保卫细胞控制。叶肉由含有许多叶绿体的薄壁细胞组成,一般明显地分为栅栏组织和海绵组织两部分,构成庞大的通气系统,作为光合作用的主要场所。叶脉就是生长在叶片上的维管束,它们是茎中维管束的分枝,叶脉主要对叶片具有支持作用。一般叶片厚度约为0.1~1mm,由于叶片的结构独特性,无法满足植物空间转录组取材要求,进行测试切片染色预实验,所以叶片组织一般不作为植物空间转录组取材区域。但对一些特殊具有厚度的叶片,比如马齿苋[1]多肉类叶片比较饱满幼嫩,细胞致密,可以作为植物空间转录组取材研究目标。

叶片结构示意图

叶片结构示意图

2.叶芽

芽作为植物枝条、花或花序发育的原始体,其中叶芽的结构包括六部分,其中有芽轴、生长锥、叶原基、幼叶、叶芽原基和鳞片。芽轴也就是中央轴,是没有发育的茎。生长锥也叫做生长点,是中央顶部的分生组织。叶原基是叶的原始体,是生长锥周围的小突起。幼叶是将来会生长成熟的叶。叶芽原基是要形成叶芽的,而鳞片则是在芽外层的。叶芽又分为休眠芽和活动芽。叶芽作为植物初生幼嫩区域,特别是顶芽分生区域具有强的活跃性,可以观察芽生长调控,这一类样本比较适合开展空间转录组检测。目前此类组织可以从组培苗、幼苗发育过程中获取,根据研究目的可以选取休眠期的芽和活跃期的芽,例如Stefania[2] 等人研究挪威云杉雌球果发育空间基因表达特征,选择8月的初始期、9月的伸长和发育期、10月的最终成熟和休眠期,从空间位置深度比较调控芽发育生长关键调控点。

叶芽结构发育示意图

叶芽结构发育示意图

 3. 茎

茎是植物体主体中轴部位,茎具有输导营养物质和水分以及支持叶、花和果实在一定空间的作用。有的茎还具有光合作用、贮藏营养物质和繁殖的功能。茎根据植物类型主要分为两大类:草本植物茎(主要有导管、筛管、形成层)和木本植物茎(主要有表皮、韧皮部、形成层、木质部、髓质);按照茎的变态来分:有茎卷须、茎刺、根茎、块茎、鳞茎、球茎等。目前来说一般茎的横截面可以达到6.5mm2比较容易满足空间转录组取材要求,对于一些研究上下层维管束运输可以选择纵剖切面作为研究区域,主要还是看茎的木质化程度和维管束空隙程度,其都会影响包埋切片的完整度,所以茎组织选材主要考虑发育时期,一般幼嫩时期的苗可作为优先选择的材料探索茎表皮到髓质或者形成层不同区域空间基因表达特征。

植物茎结构示意图

植物茎结构示意图

4. 花苞

花作为植物果实的发育体,具有一定繁殖功能。完整的花包括六个基本部分,即花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群。其中花梗与花托相当于枝部,其余四部分相当于枝上变态叶,合称为花部。一般来说完整花朵形态体积都很大,基本上可以占据整个空间转录组芯片大小,但是完整盛开的花朵,其形态分散、体积过大,包埋空隙部分容易造成切片碎裂,所以一般花朵建议取花苞或者半开放形态期,可以完整包埋切片,观察花不同区域空间基因表达特征。

植物花结构示意图

植物花结构示意图

5. 果实或种子

植物的果实按照植物类型大体分为两大类:第一大类木本科植物果实(有果皮、果肉、种子),这一类的果实具有果肉部位,水分含量特别足,组织大小以及成分组织都不适合包埋切片;第二大类草本科植物(有果皮种皮、胚乳、胚芽、胚轴、子叶、培根),这类幼嫩的或者萌发种子,比如大豆、玉米、花生等体积大小适中,整个包埋切片可涵盖整个组织区域,研究其萌发过程中涉及到调控空间基因表达特征。

植物种子结构示意图

植物种子结构示意图

6. 根
目前来看,植物的根在空间异质性也比较大,从成熟区、伸长区、分生区、根冠都存在不同的功能,但是幼龄的根直径都比较小,横截面一般都是1-2mm,能够覆盖的有效spot数很小,无法精准区分不同层空间位置定位,所以对于根来说,一般选择纵剖切面更易充分利用芯片覆盖度,得多足够的有效数据进行阐述成熟区、伸长区、分生区、根冠空间基因表达特征。

植物根结构示意图

植物根结构示意图

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