Elektronenmicroscoop voor
landbouwkundig onderzoek even
belangrijk als computer
Nieuwe techniek Cryo-SEM verdiept inzicht
in oppervlakte struktuur
18KU X 2 8 8 0
De röntgenmicroanalyse
De afdeling Elektronen Micro
scopie (EM) van de Technische
en Fysische Dienst voor de Land
bouw (TFDL), heeft zich als on
derzoeksdoel gesteld om de me
thodologie van het onderzoeken
van de ware (ultra)structuur van
de ons omringende natuur en de
materie, verder te ontwikkelen en
specifiek aan te passen aan de
landbouwkundige onder
zoeksproblemen. Daarnaast
wordt getracht relaties te leggen
tussen de waargenomen (ul-
tra)structuren en de locale che
mie in het object, hetgeen in
beeld is kan worden geanalyseerd
bijvoorbeeld op fosforgehalte,
zwavelgehalte e.d. Hierbij wordt
gebruik gemaakt van de röntgen
microanalyse techniek. Het blijkt
dat deze tweeledige benadering
van onderzoekproblemen (ware
structuur en locale chemie) zeer
waardevolle gegevens kan ople
veren voor het landbouwkundig
onderzoek.
De recent bij de Technische en
Fysische Dienst voor de Land
bouw te Wageningen geïntrodu
ceerde lage temperatuur elektro-
nenmicroscopie (de zgn. Cryo-
SEM techniek) heeft zeer veel
toepassingsmogelijkheden in de
landbouw. Met deze techniek
kan de oppervlakte van objecten
zoals planten, melk enz. enz.
worden bestudeerd terwijl tevens
de chemische samenstelling ervan
kan worden geanalyseerd. Op
ons verzoek hebben dr. ir. A.
Boekestein en F. Thiel van de
Technische en Fysische Dienst in
onderstaand verhaal ons enig in
zicht gegeven in dit fundamenteel
onderzoek. Zij spreken met
Cryo-SEM van een nieuw tijd
perk in het microscopisch en ul
tra structurele (oppervlaktestruk-
tuur) wereldje.
Een nematode (aaltje) is hier afge
beeld. Nematoden spelen in diverse
plantenziektekundige onder
zoeksproblemen een belangrijke rol.
Door de cryo-SEM benadering kun
nen de aaltjes snel en onveranderd
onderzocht worden. Streep is 0,01
mm. (Onderzoek: E. den Beider, In
stituut voor Platenziektekundig On
derzoek, Wageningen).
Het observeren van de micro- en ul
trastructuur (de oppervlakte struk
tuur van het blad van bijvoorbeeld
een boon of van slagroom) wordt in
de bio-wetenschappen van steeds
groter belang. Feitelijk kan nu al een
eeer groot deel van dit soort onder
zoek niet meer plaatsvinden zonder
een microscoop of een elektronen
microscoop (die nog weer verder kan
uitvergroten tot ca. 500.000 keer).
Wat dat betreft is de microscoop ei
genlijk van net zo vitaal belang ge
worden als de computer. Dat het
bio-onderzoek en vooral de toege
paste variant daarvan de basis vormt
voor de vernieuwing in de land
bouw, zal niemand verbazen. Wel
zal het de 'mensen in de praktijk' als
vrij vaag voorkomen dat het vaak
fundamentele en op het eerste ge
zicht weinig zeggende, gecompliceer
de technieken zijn, die aan de wieg
staan van dergelijk onderzoek. Nog
ondoorzichtiger wordt het als blijkt
Oppervlak van een bonenblad weer
gegeven waarbij een geopend huid
mondje goed zichtbaar is. Streep is
0,01 mm. (Onderzoek: J. A ben, KE
MA, Arnhem).
dat er in die brij van technieken
soms vrij spectaculaire ontwikkelin
gen gaande zijn, die verstrekkende
gevolgen kunnen hebben voor de re
sultaten van het onderzoek. Meestal
komt een dergelijke situatie pas in de
openbaarheid als een bepaalde tech
niek 'rijp' genoeg bevonden wordt
om uit de beschermende laboratorium
omgeving te worden losgelaten op
De ultrastructuur van slagroom zoals dat in de cryo-SEM kan worden waar
genomen. Vooral voor het onderzoek van voedselprodukten die veel vet en
water bevatten, zoals kaas en room, is de scanning elecironen microscopie
waarbij het object bevroren blijft, op dit moment de aangewezen (ultra)
structurele onderzoeksmethode. Streep is 10 mm (Onderzoek: D.G.
Schmidt, Ned. Instituut voor Zuivel Onderzoek, Ede).
Vrijdag 11 november 1988
de praktijk. Deze situatie doet zich
thans voor in de elektronenmicro-
scopie waar thans een techniek voor
handen is gekomen, de zgn. Cryo-
SEM, waarmee de ultrastructuur of
de oppervlaktestructuur van een ob
ject kan worden aanschouwd zonder
dat er ook maar iets is veranderd in
die structuur. Tot nu toe was dit met
biologische objecten vrijwel nooit
het geval. Er gingen celonderdelen
verloren tijdens het prepareren of er
trad volumeverandering op, enz.
Deze aspecten vormen de voor
naamste redenen die recentelijk heb
ben geleid tot een nieuwe benadering
in prepareren en microscopiseren.
Het principe is zeer snel invriezen
(met 10.000 graden per seconde) in
een zeer koud medium (bijv. stikstof
van -216°C) en het object vervolgens
bevroren in het microscoop inbren
gen en als zodanig observeren. Een
voud is het kenmerk van het ware
lijkt het wel. De prepareertijd wordt
drastisch bekort terwijl (ultra)struc-
turele kenmerken worden waargeno
men die voordien niet zichtbaar wa
ren of verloren gingen tijdens prepa
reren. Dit is de Cryo-SEM techniek.
De resultaten die tot nu toe met de
nieuwe methode zijn verkregen, zijn
dermate hoopgevend dat gesproken
kan worden van een nieuw tijdperk
in het microscopische en ultrastruc-
turele wereldje.
De elektronenmicroscoop
Het elektronenmicroscoop is een in
strument waarmee objecten flink
uitvergroot kunnen worden weerge
geven (tot ca. 500.000 keer). Hij kan
dus veel verder uitvergroten dan een
'gewone' (licht)microscoop die maar
tot ca. 1000 keer gaat. Het voordeel
voor het onderzoek is hierbij dat
zeer kleine structuren zichtbaar kun
nen worden gemaakt. Deze informa
tie wordt vaak gebruikt om tezamen
met informatie verkregen met ande
re technieken, de eigenschappen of
de functies van een organisme (plant
aardig of dierlijk) te verklaren. Wat
dat betreft zijn we met zijn allen in
het onderzoek eigenlijk bezig met
een enorme legpuzzel. Iedere disci
pline of methodiek brengt zijn eigen
specifieke informatie in van een be
paald onderzoeksprobleem. De
elektronenmicroscoop kan zoveel
verder gaan dan een lichtmicroscoop
omdat gebruik wordt gemaakt van
een elektronenbundel i.p.v. een
zichtbaar-licht bundel.
Er kunnen drie typen elektronenmi
croscopen worden onderscheiden:
1. Het transmissie Elektronen Mi
croscoop (TEM). Het object is hier
bij transparant. De elektronenbun
del staat stil en beschijnt het object.
2. Het Scanning Elektronen Micro
scoop (SEM). Het object is hierbij
niet transparant. Het kan zelfs een
aantal mm dik zijn. De elektronen
bundel voert een zig-zag beweging
uit over het oppervlak van het object
(zg. scannen). Zo wordt een beeld
gevormd van het oppervlak van het
object op een monitor.
3. Het Stanning Transmissie Elek
tronen Microscoop (STEM). Dit ap
paraat is een kruising tussen SEM en
TEM. Het is duidelijk dat de snelle
invriezing van de te bestuderen ob
jecten en de daarop volgende scan
ning ervan samen de nieuwe tech
niek Cryo-SEM vormen.
De Philips SEM535 scanning elektronenmicroscoop voorzien van Hex/and
CT 1000/CP2000 cryo-systeem.
Lengtedoorsnede van een rozenstengel met slijmvormende bacteriën, waar
door verstoppingen in de houtvaten optreden.
Streep is 1 um. OnderzoekW. van Doorn, Sprenger Instituut, Wage
ningen).
Oppervlaktestructuur van bladeren weergegeven in relatie tot druppelhech
ting na bespuiting. Deze foto van kamille toont dat dit gewas een zeer gladde
structuur heeft. Streep is 0,01 mm. (Onderzoek H. de Ruiter, Centrum voor
Agrobiologisch Onderzoek, Wageningen
Onderdelen van de zintuigen van de larve (rups) van de vlindermot. Bepaalde
ultrastructurele kenmerken waren met de tot nu toe gangbare prepareerme
thoden niet goed zichtbaar te maken. Streep 1 um. (Onderzoek: P. Roes-
singh, Vakgroep Entomolgie, Landbouwuniversiteit, Wageningen).
17
