This is Science: наблюдая за ростом растений



    Одна из проблем современной биологии – как отследить/запечатлеть объекты, которые постоянно находятся в движении. С этой ж проблемой сталкивается любой родитель, когда пытается сфотографировать маленького ребёнка: то фото размазалось, то поплыл фокус, то не хватает контрастности. Конечно, в биологии существует целый ряд инструментов, как добиться фиксации тех или иных биологических объектов. К примеру, мушек можно «усыпить» холодом, клетки «затормозить» с помощью химических веществ. Но что делать, если эксперимент заключается в наблюдении за ростом корней растения, которые постоянно удлиняются и извиваются. Чтобы получить одну лишь только серию фотографий могут уйти дни и даже недели кропотливой постоянной подстройки микроскопа. На выручку учёным приходят системы распознавания и автоматической коррекции изображения!

    За микроскопическими подробностями жизни растений добро пожаловать под кат.

    Группа учёных из австрийского института науки и технологий в Вене создала конфокальный микроскоп, который автоматически отслеживает направление роста корней и сдвигает образец, чтобы кончик корня всегда остался в центре кадра. При этом сам микроскоп с помощью лазера может возбуждать флуоресцентный краситель внутри биологических образцов, что повышает контрастность изображения и помогает отследить самые крошечные детали.


    Схема микроскопа и основные принципы детектирования изображения

    Принцип работы довольно прост: два последних полученных изображения обрабатываются, вычисляется направление и скорость роста корней, а микроскоп соответственно подстраивается под эти параметры. Далее происходит послойное сканирование данного отдельного участка для построения карты в 3D. Затем выбирается одно с изображение максимальной интенсивностью в интересующей области (ROI), и проводится усреднение.


    Цикл работы программы TipTracker в деталях

    Авторы статьи также исследовали, как гравитация (если быть более точным, её изменение по отношению к растущим корням) влияет на направление роста корней. Достигается это поворотом всего растения на 90 градусов в специально держателе. Хочется верить, что данные исследования в один прекрасный день прольют свет на то, как правильно выращивать растения в условиях космоса при микрогравитации.


    Наглядная демонстрация того, как гравитация влияет на направление роста корней растения

    А вишенкой на торте данного исследования стало прямое наблюдение за группой клеток, которая находится в движении внутри эмбриона рыбок данио (zebrafish). Последнее отлично продемонстрировано на видео, смонтированном для сайта Science Magazine:


    Учёные выложили в открытый доступ созданную программу TipTracker, написанную на MatLab, так что теперь и другие исследовательские группы смогут приобщиться к наблюдения за микромиром растений и не только.

    Новостная статья опубликована в Science Magazine, оригинальная статья «Live Tracking Of Moving Samples In Confocal Microscopy For Vertically Grown Plant Roots» доступна на bioRxiv.org для бесплатного скачивания.

    PS: Не забудьте подписаться на блог: Вам не сложно – мне приятно! И да, о замеченных в тексте недочётах просьба писать в ЛС.


    Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)

    Similar posts

    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 7

      +2

      Прикольно. Но Science про них написал, похоже, исключительно из-за красивого видео — до уровня реальной публикации там ребята явно недотягивают.


      Удивило, что кросс-корреляция у них самая примитивная — ни яркости, ни поворотов она не учитывает. Причем там реально делаются три кросс-корреляции (по сырым снимкам и после mean/median фильтра), и потом берется среднее по ним.

        0
        Согласен, но ребята, как я понял не специалисты в области обработки изображений, это всё некоторая кустарщина, которая привела к неоспоримо интересному результату;)
          0

          Что необычно, почти все авторы — постдоки (аспирант идет четвертым), но текст изобилует описаниями в духе студента, первый раз пришедшего в лабораторию. Например, они на полном серьезе рассказывают про то, как прикрутили к микроскопу кнопку, которая выключает лазер на время смены образца. Или обсуждают "электронную схему" для подсветки образца, которая выглядит вот так:



          С софтом то же самое. "Мы используем скрипт на AutoIt, который позволяет автоматизировать обращение через GUI Windows. Это дает огромное преимущество: ее можно запускать на разном софте для микроскопов! Недостатком является то, что во время эксперимента компьютер не следует трогать, чтобы не нарушить взаимодействие программ." — ну ёёёмоё!

            0
            Ребята просто перестраховываются…
            Кстати, про кнопку — это они гайдлайнам следуют, которые предписывают все опасные операции детально происывать и предупреждать читателя.
        +1
        Душевно выглядит. Я так клеща пытался собрать под микроскопом. Пока не долбанул этанолом, не получалось. Дергается.

      Only users with full accounts can post comments. Log in, please.