V živih organizmih je razvoj kombinacija več usklajenih procesov, ki medsebojno delujejo v času in prostoru med rastjo. Ena lažna nota v občutljivi simfoniji ima lahko katastrofalne posledice. Vendar pa je natančna nota te biološke glasbe za znanstvenike pogosto skrivnost. Ena od rešitev je uporaba naprednih mikroskopskih tehnik za opazovanje rasti organov v realnem času. Izziv je, da taki pristopi niso primerni za dolgoročno spremljanje. Poleg tega lahko obremenijo organe in motijo razvoj.
Da bi rešili to težavo, so raziskovalci INRAE razvili edinstveno metodo, ki so jo uporabili za rastline. Najprej znanstveniki na podlagi številnih posameznih rastlin fotografirajo liste, ki predstavljajo vrsto razvojnih stopenj. Z uporabo ciljnih algoritmov za ta katalog fotografij je mogoče vsaki dodeliti starost leaf in rekonstruirati razvoj skozi čas. Da bi jim pomagali pri tej nalogi, raziskovalci izkoriščajo odprtokodni program MorphoLeaf, ki so ga razvili leta 2016 v sodelovanju z ENS de Lyon.
Naslednji korak je bila uporaba metode za celovito dokumentiranje razvoja listov v modelni rastlini Arabidopsis thaliana. V obdobju nekaj tednov so znanstveniki zbirali liste na stotine divjih vrst in mutantnih sevov; slednji je imel genske spremembe, ki vplivajo oblika lista. Glavna prednost te metode je njena enostavnost izvajanja: ne zahteva zahtevne opreme. Dejansko je bil uporabljen standardni mikroskop za fotografiranje prejšnjih razvojnih faz (velikost listov < 0.1 mm), ploski skener pa je bil uporabljen za kasnejše razvojne faze (velikost listov > 1 cm).
https://www.youtube.com/embed/UU2YahNiTpI?color=whiteReconstructing the complete story of leaf development. Credit: INRAE – Jasmine Burguet
Slike so povedale natančno zgodbo o razvoju listov in razjasnile ključne točke v prostoru in času, ki močno prispevajo k razvoju na splošno. Predvsem je analiza pokazala, da imajo divje vrste in mutirane rastline lahko enake zgodnje razvojne poti, ki se nato razlikujejo v določenih poznejših fazah.
To podrobno razumevanje razvoja rastlin lahko prispeva k oblikovanju prihodnjih strategij za optimizacijo rasti rastlin. Pristop raziskovalcev je izjemno prilagodljiv in ga je mogoče prilagoditi kateri koli vrsti organa, tudi pri živalih. Tako bi lahko bil a dragoceno orodje v študijah, ki želijo demistificirati organ in organizem Razvoj.
Študija je objavljena v reviji Kvantitativna biologija rastlin.