植物细胞与组织的三维结构及发育历史重建

现代空间显微技术为发育生物学提供了强大的研究工具。然而，近期的重大技术突破不可避免地导致了将这些新程序应用于其他任务时的技术“瓶颈”。我们开发了一套方案，用于从通过多种透射电子显微镜和光学显微镜获得的二维图像堆栈中重建植物细胞器和组织的三维结构。该方案可应用于大量原始数据：活体、固定甚至古植物学材料。对于组织重建，我们还开发了一套基于植物细胞几何特性的细胞谱系追踪方案。对于由 $n$ 个细胞组成的组织样本，该方法允许从先前细胞世代重建多达 $n-1$ 次细胞分裂。我们的方案弥补了克隆分析和近期实时谱系追踪方法的局限性。它在具有定向和非定向生长的组织中均表现良好。利用这些方案，揭示了\textit{延胡索（Corydalis bracteata）}块茎薄壁细胞中质体及其基质小管与线粒体复杂表面之间的亚细胞关系。此外，对于\textit{水芋（Calla palustris）}的胚（$n=17$）和幼苗茎尖（$n=208$），重建了其细胞架构及多达15个细胞世代的全细胞谱系。发现了三个相对独立的细胞谱系，其干细胞位于茎尖表面。讨论了使用包括开源项目在内的多种软件的可能性。