Microsoft Word 63770195-file00



Yüklə 1,51 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə4/16
tarix22.07.2018
ölçüsü1,51 Mb.
#57667
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

 

The most powerful measure of a microscopy platform to resolve intracellular details is the ability 



196 

to discriminate between very proximal structures. For this reason, it was attempted to quantify 

197 

the composition of cortical microtubule bundles, taking advantage of the extensive bundling 



198 

observed in hypocotyl epidermal cells of the mpk4 mutant. The cortical microtubule bundle 

199 

composition was approached in both wild type and mpk4 hypocotyl epidermal cells labeled with 



200 

GFP-MBD microtubule marker, by two alternative ways: intensity profiling and determination of 

201 

the Rayleigh criterion. 



202 

First, bundles were quantified by means of additive fluorescence intensity. Ideally, this means 

203 

that the maximum fluorescence intensity of a given bundle would increase linearly upon the 



204 

successive addition of microtubules. However, it might be expected that according to the 

205 

specifications of the microscopy used, fluorescence intensities may become saturated after a 



206 

certain point making it impossible to further quantify microtubule bundles. Thus the second 

207 

criterion in this approach of quantitation of microtubule bundles was to determine the maximum 



208 

number of microtubules per bundle before fluorescence intensity was saturated. 

209 

By means of absolute fluorescence intensity, bundles visualized by SIM (Figs. 2A to C; Fig. 



210 

S4A; Figs. 2J, K), were resolvable with very good linear correlation (Figs. 2B, C; n=119, 99, 33, 

211 

and 26 measurements for one, two, three, and four microtubules, respectively; all p values 



212 

comparing absolute fluorescence intensity between 1 and 2, 2 and 3, and 3 and 4 microtubules 

213 

were <0.001). By contrast the linear correlation between microtubule numbers and bundle 



214 

fluorescence intensity was inferior with WF (Figs. 2D to F; Fig. S4B; Fig. 2K) unable to 

215 

discriminate between 3 and 4 microtubules (Figs. 2E, F; n=119, 99, 33, and 26 measurements for 



216 

one, two, three, and four microtubules, respectively; p=0.158 between 3 and 4 microtubules), and 

217 

such correlations deteriorated even further with CLSM showing saturation after 2 microtubules 



218 

(Figs. 2G to I; Fig. S4C; Fig. 2L, n=119, 99, 33, and 26 measurements for one, two, three, and 

219 

four microtubules, respectively; p=0.057 between 2 and 3 microtubules and p=0.051 between 3 



220 

and 4 microtubules). Given the broad variability and the frequent saturation of fluorescence 

221 

intensity of microtubule bundles observed by WF and CLSM, profiles of such bundles were 



222 

generated only in cells that were previously observed with SIM.   

223 

 

www.plantphysiol.org



on July 21, 2018 - Published by 

Downloaded from 

Copyright © 2014 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.



10 

 

In fluorescence microscopy, the application of the Rayleigh criterion deems two proximal 



224 

structures separable when the minimum distance between them (peak-to-peak separation) allows 

225 

fluorescence intensity drop of ca. 25% of the maximum intensity of either one, provided that the 



226 

two maximum intensities are nearly equal. In principle, at fluorescence intensity profiles of SIM 

227 

showing pronounced peak separation (Fig. 3A, D; Fig. S5A) proximal microtubules were 



228 

indiscriminable by WF (Figs. 3B, E; Fig. S5B) and CLSM (Figs. 3C, F; Fig. S5C). The 

229 

application of the Rayleigh criterion proved to be particularly cumbersome, especially in the case 



230 

of WF and CLSM as it was difficult to locate proximal microtubules with nearly equal maximum 

231 

fluorescence intensities. By applying the Rayleigh criterion comparatively, SIM showed the best 



232 

discrimination capacity being able to deem adjacent microtubules as separate ones at 131

±8 nm 

233 


(mean

±SD; n=32; Figs. 3G, J, M; Fig. S5D), while this distance was 236±17 nm for WF 

234 

(mean


±SD; n=32; Figs. 3H, K, M; Fig. S5E) and 243±16 nm for CLSM (mean±SD; n=32; Figs. 

235 


3I, L, M; Fig. S5F). 

236 


Individual microtubule dynamics 

237 


Although SIM provides greatly improved resolution with respect to commonly used descriptive 

238 


microscopies such as CLSM and WF there are other superresolution approaches including 

239 


PALM/STORM and STED which can apparently resolve subcellular structures at nearly 

240 


molecular level. However, PALM/STORM reconstructs superresolution images from raw 

241 


acquisitions in a time scale of minutes (Cox and Jones, 2013). STED, although much faster, has 

242 


limitations to time-lapsed imaging of very small fields of view (Westphal et al., 2008), while 

243 


additionally being phototoxic. Thus the main challenge for SIM would be to evaluate its 

244 


potential for time-lapsed imaging. It is noteworthy that only few studies of this kind (Kner et al., 

245 


2009, Shao et al., 2011, Fiolka et al., 2012) have been published during the 14 year period from 

246 


first introduction of SIM (Gustaffsson, 2000). Although SIM has been previously demonstrated 

247 


in plants (e.g., Fitzgibbon et al., 2010, 2013; Linnik et al., 2013; Liesche et al., 2013) its capacity 

248 


for time-lapsed recordings necessary for quantitative dynamic plant cell studies was never shown 

249 


before.  

250 


To test the efficiency of SIM for time-lapsed imaging, acquisition settings were adjusted to 

251 


achieve the best possible compromise between spatial and temporal resolution for SIM resulting 

252 


 

www.plantphysiol.org

on July 21, 2018 - Published by 

Downloaded from 

Copyright © 2014 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.



Yüklə 1,51 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə