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激光技术的新用途揭示了根土壤生物之间的相互作用

八年前在宾夕法尼亚州立大学农业科学学院开发的定制激光系统的新用途使研究人员能够了解土壤生物如何影响植物根系。据国际科学家团队称,这一发现对未来育种更有弹性和生产性的作物具有重要意义。

“这项研究表明我们如何使用激光烧蚀断层扫描(通常称为LAT)来观察来自几种作物物种的根的解剖结构,并观察土壤生物如真菌,食草线虫和昆虫如何在三维空间中与这些根相互作用, “杰出的植物科学教授乔纳森林奇说。

Lynch的研究小组在2011年与当时的本科学生Ted Reutzel合作开发了独特的技术,用于其他根分析应用,现在是Penn State的应用研究实验室,以及当前的LAT企业家Ben Hall of Lasers for Innovative Solutions(L4IS)。Lynch解释说,使用LAT的研究人员可以测量由激光切割的不同细胞发出的光谱,以区分各种组织。这种区别是基于细胞的化学成分。

“LAT不仅可以为我们提供根和土壤生物之间相互作用的新视角,而且我们还能够在短时间内使用这种技术处理许多根样本,”他说。“对于那些有兴趣进行遗传研究和运行育种计划以开发对土壤病原体更具抵抗力的作物的其他研究人员来说,高通量率是一个主要的限制因素。”

土壤生物群对作物生产力有重要影响,但它们很难研究,研究人员克里斯托弗·斯特罗克(Christopher Strock)是林奇实验室的博士后学者,该项目是该项目的先驱。他解释说,激光消融断层扫描可以对根部解剖结构进行快速,三维的定量和定性分析,为研究根与土壤生物之间的相互作用提供了新的机会。

在最近发表在“实验植物学杂志”上的研究中,研究人员利用LAT分析了由丛枝菌根真菌定殖的玉米根,由西方玉米根虫喂养的玉米根,由谷类囊线虫寄生的大麦根,以及受到破坏的普通豆根。镰刀菌真菌。

Strock指出,受土壤生物影响的根组织的紫外线激发导致不同的自然荧光信号,使研究人员能够对组织和解剖学特征进行分类。该系统以三维方式显示样品,从而能够量化真菌定植的体积和分布,西方玉米根虫损伤,线虫摄食位点和镰刀菌受损的组织。

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