Konfokales Laser-Scanning-Mikroskopsystem zur Analyse horizontal und vertikal orientierter Proben

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560844837

Die Pflanzenwissenschaften an der Martin-Luther-Universität (MLU) beantragen ein vielseitiges, empfindliches und schnelles konfokales Laser-Scanning-Mikroskopsystem, dass die Analyse von Proben in horizontaler und vertikaler Objektorientierung ermöglicht (hvCLSM). Das System wird dringend von Arbeitsgruppen an den Instituten für Agrar- und Ernährungswissenschaften, für Biologie und für Biochemie sowie von einer Reihe weiterer Nutzer an allen pflanzenwissenschaftlich tätigen Instituten der MLU benötigt. Die Projekte dieser Gruppen befassen sich mit einer Vielzahl biologischer Fragestellungen, die Fähigkeiten eines hvCLSM-Systems erfordern, die von den vorhandenen CLSM-Instrumenten nicht erfüllt werden können. Die Bildgebungsaufgaben umfassen den Nachweis und die Quantifizierung von Fluoreszenzproteinen und -farbstoffen, um die Lokalisierung und Bewegung von Proteinen, Lipiden und Organellen zu analysieren, die Genexpression zu bestimmen und zelluläre Parameter wie die Konzentration freier Ionen (z.B. Ca2+), den pH-Wert, ROS oder Phytohormone sichtbar zu machen. Die Vertikaloption des hvCLSM-Systems ist erforderlich, um die Beobachtung von Proben im Zustand des natürlichen Gravistimulus, d.h. in aufrechter Probenorientierung, zu ermöglichen. Dies verhindert eine Beeinflussung von Reaktionen auf zu untersuchende Reize, wie Temperatur oder Salz, durch den Gravistimulus und ermöglicht Langzeitstudien der Wurzelentwicklung und der Interaktionen zwischen Wurzeln und Mikroben. Bei der vertikalen Probenausrichtung werden in erster Linie Pflanzenwurzeln oder Hypokotyle intakter Pflanzen analysiert, wofür Objektive und Kondensor mit großem Arbeitsabstand erforderlich sind. Bei horizontaler Probenausrichtung werden entweder in Kombination mit oder unabhängig von vertikalen Analysen eine Vielzahl von Probentypen analysiert, z.B. Protoplasten, Pollenschläuche, Schnitte oder intakte Blätter und Wurzeln. Das System muss es ermöglichen, subzelluläre Kompartimente, Organellen und Strukturen in diesen Proben mit einer Auflösung jenseits der Abbe-Grenze und mit gleichzeitiger Detektion und scharfer Trennung mehrerer Fluorophore mit sich überlappenden Spektren und ähnlicher Fluoreszenzlebensdauer quantitativ zu analysieren, was durch ein hochauflösendes Detektionssystem mit spektraler Entmischung erreicht werden soll. Um einen hocheffizienten Betrieb zu ermöglichen, muss das System über eine automatische Probenerkennung verfügen. Wenn es nicht möglich ist, in einem Stativ direkt von der horizontalen zur vertikalen Orientierung zu wechseln, müssen alternative Vorschläge für die Realisierung eines hvCLSM-Systems angeboten werden, die eine adäquate Analyse der vertikalen und horizontalen Orientierung der Proben gewährleisten. Es muss sichergestellt sein, dass eine gegebene Struktur der jeweiligen Probe horizontal und vertikal punktgenau (z.B. durch Koordinatentransfer) und unmittelbar nacheinander analysiert werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokales Laser-Scanning-Mikroskopsystem zur Analyse horizontal und vertikal orientierter Proben
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
• Leiter: Professor Dr. Edgar Peiter