살아있는 유기체에서 발달은 성장 과정에서 시간과 공간에서 상호 작용하는 여러 조정 프로세스의 조합입니다. 섬세한 교향곡에서 잘못된 음표 하나가 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 그러나 이 생물학적 음악의 정확한 점수는 종종 과학자들에게 수수께끼입니다. 한 가지 해결책은 고급 현미경 기술을 사용하여 장기 성장을 실시간으로 관찰하는 것입니다. 문제는 이러한 접근 방식이 장기 모니터링에 적합하지 않다는 것입니다. 또한 장기에 스트레스를 주어 발달을 방해할 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 INRAE 연구원들은 식물에 적용한 독특한 방법을 개발했습니다. 첫째, 과학자들은 수많은 개별 식물을 이용하여 발달 단계 범위를 나타내는 잎의 사진을 찍습니다. 이 사진 카탈로그에 대상 알고리즘을 적용하면 각각에 연령을 지정할 수 있습니다. 잎 시간이 지남에 따라 개발을 재구성합니다. 이 작업을 돕기 위해 연구원들은 2016년 ENS de Lyon과 공동으로 개발한 오픈 소스 소프트웨어 프로그램인 MorphoLeaf를 활용합니다.
다음 단계는 이 방법을 사용하여 모델 식물 Arabidopsis thaliana에서 잎 발달을 종합적으로 문서화하는 것이었습니다. 몇 주에 걸쳐 과학자들은 수백 종의 야생형 잎과 돌연변이 균주; 후자는 영향을 미치는 유전자 변형을 가졌습니다. 잎 모양. 이 방법의 주요 장점은 구현이 쉽다는 것입니다. 정교한 장비가 필요하지 않습니다. 실제로, 초기 발달 단계(잎 크기 < 0.1mm)의 사진을 찍기 위해 표준 현미경을 사용했고 후기 발달 단계(잎 크기 > 1cm)에는 평판 스캐너를 사용했습니다.
https://www.youtube.com/embed/UU2YahNiTpI?color=whiteReconstructing the complete story of leaf development. Credit: INRAE – Jasmine Burguet
이미지는 잎의 발달에 대한 정확한 이야기를 들려주어 일반적으로 발달에 크게 기여하는 공간과 시간의 핵심 포인트를 명확히 했습니다. 특히, 이 분석은 야생형과 돌연변이 식물이 동일한 초기 발달 궤적을 가질 수 있으며 이후 특정 후기 단계에서 갈라질 수 있음을 밝혔습니다.
식물 발달에 대한 이러한 상세한 이해는 식물 성장을 최적화하기 위한 미래 전략을 알릴 수 있습니다. 연구원의 접근 방식은 매우 유연하며 동물을 포함한 모든 장기 유형에 적용할 수 있습니다. 따라서 귀중한 도구 장기 및 유기체를 신비화하려는 연구에서 개발.
이 연구는 저널에 게시 양적 식물 생물학.