'n Bioloog van die Universiteit Stellenbosch gebruik kwantumstippels om die lot van individuele stuifmeelkorrels na te spoor. Hiermee doen hy baanbrekerswerk in 'n navorsingsveld wat vir meer as 'n eeu gekniehalter is deur die gebrek aan 'n universele metode om stuifmeelkorrels te kan naspoor.
Selfoongebruikers, klik hier vir video.
In 'n artikel wat in die vaktydskrif Methods in Ecology and Evolution gepubliseer is, beskryf dr. Corneile Minnaar hierdie innoverende metode wat bioloë in staat sal stel om die hele bestuiwingsproses te volg – vanaf die eerste besoek deur 'n bestuiwer tot die stuifmeelkorrel se uiteindelike bestemming, hetsy suksesvol op die stempel van 'n ander blom of iewers verlore in die proses.
Ten spyte van meer as twee eeue se gedetailleerde navorsing oor bestuiwing, is wetenskaplikes nog steeds nie seker waar die meeste van die mikroskopiese klein stuifmeelkorrels werklik beland nie, verduidelik Minnaar. Beginnende in 2015 het hy besluit om dié uitdaging as deel van sy navorsing vir sy PhD in die Departement Plant- en Dierkunde aan die US aan te pak, ten spyte van die feit dat menige ander soortgelyke pogings in doodloopstrate geëindig het.
“Die meeste plant spesies op aarde is van insekte afhanklik vir bestuiwing, insluitend meer as 30% van die kos wat ons eet. Insekbevolkings wêreldwyd is aan die agteruitgaan. Daarom is dit soveel te meer noodsaaklik dat ons verstaan watter insekte belangrike bestuiwers van verskillende plante is – en dit begin deur stuifmeel na te spoor."
Die idee om kwantumstippels uit te toets, het ontwikkel nadat hy 'n artikel gelees het oor hoe dit gebruik word om kankerselle in rotte na te volg. Kwantumstippels is halfgeleidende nanokristalle wat so klein is dat hulle hulle soos kunsmatige atome gedra. Wanneer hulle aan ultravioletlig blootgestel word, straal hulle besondere helder lig uit in 'n reeks van moontlike kleure, afhangende van die hoeveelheid energie wat vrygestel word. Minnaar se keuse het geval op “vet-liewende" (lipofiliese) kwantumstippels, aangesien hulle teoreties aan die gommerige buitenste omhulsel van stuifmeelkorrels sou kleef.
Die volgende stap was om 'n kostedoeltreffende manier te vind om die fluoresserende stuifmeelkorrels onder 'n gewone veldmikroskoop te kan waarneem. In daardie stadium het hy nog gebruik gemaak van 'n familie-restaurant se speelgoedpen met 'n UV LED-liggie wat hy by een van sy professors gekry het.
“Ek het besluit om 'n opwekkingsboksie te ontwerp wat onder 'n veldmikroskoop sou inpas. En omdat ek wou hê dat mense hierdie metode moet gebruik, is dit só ontwerp dat dit maklik deur 'n 3D-drukker teen 'n koste van ongeveer R5000 gedruk kan word. Dit sluit die koste van die elektroniese komponente in."
Tot dusver blyk hierdie metode met die opwekkingsboks 'n maklike en relatief goedkoop metode te wees waarmee individuele stuifmeelkorrels nagespoor kan word: “Ek het eksperimente gedoen waar ek die insekte gevang het nadat hulle die plant met die kwantumstippelgemerkte stempel besoek het, en ek kon sien waar die stuifmeel geplaas is, en watter insekte meer of minder stuifmeelkorrels gedra het."
Die werk wat volg ná die merk van die stuifmeelkorrels, vereis egter steeds ure en ure van sorgvuldig tel en sekermaak: “Ek dink ek het waarskynlik al meer as 'n honderdduisend stuifmeelkorrels oor die laaste drie jaar getel," lag hy.
As 'n nadoktorale genoot in Prof Bruce Anderson se navorsingsgroep in die Department Plant- en Dierkunde by die Universiteit Stellenbosch, sal Minnaar aanhou om hierdie metode te gebruik in die proses om al die onbeantwoorde vrae in hierdie veld te probeer antwoord.
Die artikel, “Using quantum dots as pollen labels to track the fate of individual pollen grains" is op Woensdag, 13 February 2019, in die vaktydskrif Methods in Ecology and Evolution gepubliseer en is aanlyn beskikbaar by https://doi.org/10.1111/2041-210X.13155 ('n vroeër weergawe van die artikel is gratis beskikbaar by bioRxiv: https://doi.org/10.1101/286047).
Op die foto bo (links): Dr Corneile Minnaar, 'n bioloog in die Departement Plant- en Dierkunde aan die Universiteit Stellenbosch, het 'n tegniek ontwikkel waardeur hy kwantumstippels gebruik om individuele stuifmeelkorrels na te spoor. Hiermee doen hy baanbrekerswerk in 'n navorsingsveld wat vir meer as 'n eeu gekniehalter is deur die gebrek aan 'n universele metode om stuifmeelkorrels te kan naspoor. Foto: Stefan Els
Op die foto bo (regs): Stuifmeelkorrels, gemerk met groen, geel en rooi kwantumstippels, op 'n stempel, soos waargeneem binne die opwekkingsboksie. Die instruksies vir die druk van die boksie met 'n 3D-drukker is aanlyn beskikbaar by https://doi.org/10.1111/2041-210X.13155. Foto: Corneile Minnaar
Medianavrae
Dr Corneile Minnaar
Departement Plant- en Dierkunde, Universiteit Stellenbosch
Tel: +27 _82 313 0725
E-pos: corneile@sun.ac.za
Uitgereik deur Wiida Fourie-Basson, Media: Fakulteit Natuurwetenskappe, Universiteit Stellenbosch
science@sun.ac.za +27 021 808 2684 079 427 1976
@scienceSUN
