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蔡司X射线显微镜3D无损方式观察水稻

   为了弄清楚水稻品种、不同部位的组织和结构差异,就需要使用蔡司显微镜进行观察。传统的研究方法是将水稻种子、杆茎、根等待研究的位置制成切片,在显微镜下进行观察。

蔡司显微镜

  蔡司X射线显微镜的出现使得研究人员可以使用3D无损的方式观察到样品内部的三维结构,为水稻研究提供了新的研究手段。今天我们就看一看在X射线显微镜下水稻不同位置的微观结构是什么样。

  一个水稻花样品拍摄的结果。左图为水稻花拍摄结果的横切面虚拟切片,可以看到水稻花内部的花蕊等结构,右图为水稻花内部结构的三维渲染图,可以通过三维方式观察花的内部结构的发育情况。

蔡司X射线显微镜

  水稻花的拍摄结果虚拟切片的动画。通过对水稻花内部的三维结构进行观察,可全面的了解水稻花雌蕊、雄蕊、子房的发育情况,这些发育情况对水稻后期的产量都是至关重要的。

蔡司X射线显微镜

  水稻种子的三维结构图,通过对水稻种子整体进行成像可了解种子内部胚、胚乳、颖壳等内部结构。

  对水稻种子的颖壳局部放大得到的0.7um体素分辨率扫描结果的横切面,可以看到颖壳内部细胞结构的排布情况。研究人员通过根据不同水稻种类的颖壳生长情况来分析不同水稻品种的优劣以及不同后期产量差异的成因。

  两种水稻杆茎使用0.7um体素分辨率进行高分辨率、高衬度成像的结果,通过对比可知两个品种水稻杆茎维管束数量、杆茎壁厚、细胞排列均匀性的差异。很直观的可以评价两个品种的性状差异。同样,科学家们可以根据这种差异来研究和评价水稻品种的优劣。

  此外,还尝试了对水稻的根、叶、分蘖结构等其它部位进行了成像也取得了非常好的成像效果。传统的水稻微观结构研究手段通常是使用物理切片的方法进行,这种传统切片手段具有制样复杂、破坏样品等缺点,更重要的是观察到的只是其中一个角度的2D图像,无法全面的描述样品内部的微观结构。使用X射线显微镜3D无损成像的方法无需特殊制样,信手拈来一块新鲜的水稻样品拍摄即可得到上千张虚拟切片,更具有吸引力的是,科研人员第一次可以从不同角度全方位的观察样品内部的微观结构。

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