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开放获取
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摘要

介绍了利用成像板(IP)图像构建空间(3D)图像和微自摄影(MAR)方法的发展。每5 μm切一粒米,取IP图像进行连续切片,利用IP获取的一系列二维图像构建三维图像。在这种情况下109Cd和137Cs在籽粒中的空间分布表明,在成熟过程中,籽粒表面浓度增加。

关键字

三维图像 109Cd 137Cs 大米 粮食 分布 积累 IP的形象

6.13维图像109米粒中的镉

水稻种子(栽培稻采用水培生长的L. var. Nipponbare进行三维图像构建。在谷物成熟的过程中,开花后,109水培养中添加Cd (1 MBq)。处理24小时后,将糙米收获,然后在冷冻条件下用树脂包埋。将大米颗粒切成厚度为5 μm的连续切片(图1)。6.1),每100 μm取出切片,−20℃保存。全粒高约为6 mm;因此,每5 μm切片时,薄片数量约为1200片。在这1200张薄片中,每100 μm去除1张连续的薄片,用这60张薄片构建三维图像。
图6.1

将米粒进行切片,构建三维图像。将颗粒包埋在树脂中,在冷冻条件下切片至5 μm厚

由于核素的离子形式可以在切片过程中移动到工厂内部,例如在固定和脱水过程中,样品制备和射线照相都是在冷冻条件下进行的,以减少放射性核素的移动。样本被放置在IP上后,IP中产生的图像被扫描仪读取以获得x光片。然后,连续137取IP获取的Cs分布图像,利用ImageJ软件构建三维图像。

数字6.2 a和c分别为两个切片晶粒的图像和一个IP拍摄的辐射图像。在每个单元(红色方块)中,显示了两个谷粒的两个水平和两个垂直图像。在每个单元中,左边和右边的两幅图像分别是开花后20天和15天的籽粒,每个籽粒呈现出水平(小圆图)和垂直(长图)的一对图像。当图像与x射线图像叠加时(图。6.2 b,很明显,几乎没有109单位左侧籽粒中Cd含量,即开花后20天籽粒中Cd含量。
图6.2

开花15及20天后的一系列切面图像[1)修改。对于每个小单元位点,放置两对切片。单元内大小切片为水平切片和垂直切片晶粒。小站点单元的一个例子显示在红场.在每个单元中,每个生长阶段各有两粒:开花15天后(右侧)和开花20天后(左侧)。(一个切片种子的照片;(b)射线影像(c叠加在切片图片的照片上(一个);(c109IP获取的Cd射线图象

将5天、10天、15天、20天之后的纹理以同样的方式切片,从这一系列大约60张图像中构建出3D图像。开花后第5天至第20天,胚乳体积随籽粒发育而增大。当构建三维图像时,减少109Cd在胚乳中的积累更为明显。然而,109开花后20 d,籽粒Cd图像基本未见变化。数字6.3分别为5、10、15天后纹理的3D图像。109在籽粒发育的任何阶段,Cd都不积累在胚乳中部,Cd的积累量109Cs在种子发育过程中降低。
图6.3

3维图像109由IP获取的切片图像构造的米粒中的Cd [1)部分。对该IP获取的62幅图像进行重新排列,构建出一幅三维图像。上:获取过程的示意图109每个切片中的Cd图像;右下:3D体视图;左下:正交体视图。用假色表示辐射强度

在成熟过程中,米粒开始结晶。因此,之间的关系109研究了Cd的分布和结晶过程。发现随着晶粒中结晶的形成(图。6.4),积累109胚乳中Cd含量降低109Cd局限在晶粒表面。虽然图像显示的分布概况109而Cd不反映示踪剂的运动路线,在不平衡的情况下109在籽粒一侧Cd下降,表明该部位失去了籽粒的传递功能。
图6.4

米粒的结晶109Cd分布(1].上:109镉在IP获取水稻籽粒中的分布下:米粒的显微镜图像。晶粒在成熟过程中发生结晶,随着颗粒的积累,晶粒的色调由不透明的乳白色变为部分透明的白色109Cd向胚乳表面和胚乳中减少

6.23维图像137米粒中的c

在这种情况下137Cs,水稻植株在水培液中生长,包括137Cs (200 Bq/mL),在开花后3、5、7、9、12和15 d采收。然后,将每个晶粒切成5 μm厚的薄片,每100 μm选取连续的薄片,方法与109Cd。6.5为开花15天后收获的稻米3D图像。如图所示,137c在胚和外层麸皮中积累。在将谷物作为食物食用之前,通过脱粒将胚乳的外围作为麸皮去除。因此,加工过的谷物估计含有少量的137Cs。
图6.5

的三维图像137糙米中含有维生素c。开花15天后,收获稻谷,将糙米切片,进行IP暴露。然后,利用切片后的所有图像构建三维分布137Cs。的分布137在胚、胚乳外围和糙米表面积累的c(这些部分大部分在成为食物的原料之前通过打浆作为麸皮去除)。

对比地层的堆积剖面137用SEM-EDX(扫描电子显微镜/能量色散x射线能谱)分析了晶粒中K和Mg的分布。数字6.6显示了137Cs以及K和Mg在晶粒水平面上的分布。137Cs在籽粒成熟前期开始积累,且在籽粒中分布均匀。直到成熟过程中期,才观察到明显的积累位点,包括胚胎。随后,籽粒表面和胚的Cs积累量开始增加,胚乳中部的Cs量逐渐减少。开花后第15天,植株表面和胚中Cs积累完成。K的分布均匀,与Cs相似,直到成熟过程中期,K在籽粒表面和胚中积累。由于K和c是元素周期表中位于同一基团的碱性元素,因此估计它们的化学行为相似。在成熟过程中,镁向籽粒转移的时间晚于K和Cs;而Mg在地表的积累则开始于成熟期较早的阶段。的分布137在下一节中将更详细地描述颗粒中的Cs。
图6.6

的分布137Cs, K和Mg在米粒中。的分布137水平面上的Cs、K和Mg表现在水稻籽粒发育过程中。从左到右分别取水稻开花后3、5、7、9、12和15 d的图像。137Cs图像由IP获取。用扫描电子显微镜/能量色散x射线能谱(SEM-EDX)测量了K和M的分布。

补充材料

484736 _1_en_6_moesm1_esm.zip (109 kb)
Supplement.zip (109 kb)

参考书目

  1. 1.
    广濑A(2013)博士论文。图片来源:东京大学谷歌学者

版权信息

©作者(s) 2021

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作者和联系

  1. 1.农业与生命科学研究生院东京大学Bunkyo-ku日本

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