وقد تم تمويل هذا العمل من خلال منحة من مؤسسة العلوم الوطنية (الجائزة عدد IOS-1031416) وأجريت بالتعاون مع ناثان ميلر، لوغان جونسون وإدغار سبالدينج من جامعة ويسكونسن وبريان Bockelman، كارل Lundstedt وديفيد سوانسون من مركز جامعة نبراسكا في هولندا الحاسبات.

1. الصورة بروتوكول اقتناء الاعتبارات: يتم تنفيذ هذا البروتوكول الأكثر كفاءة مع شخصين، على الرغم من أنه من الممكن لأحد أن يعمل وحده. كان ترتيب أفضل عمل في هذا المختبر لشخص واحد لإعداد لوحات للمسح الضوئي في حين آخر يعمل على إعداد الماسح الضوئي، ثم كل من العمل معا لوضع لوحات في الماسحات الضوئية وبدء عملية المسح. من المهم أيضا أن نلاحظ أن الماسحات الضوئية في هذا المشروع موجهة عموديا مع الأغطية الماسح الضوئي يستريح على الجزء الخلفي من الماسحة الضوئية. وقدم الدعم المخصص لعقد الأطباق في هذا الوضع الرأسي وكان الملصقة على سطح مسطحة مع شرائط 3M قيادة (الشكل 2). وقد اصطف غطاء الوثيقة القابلة للنقل التي تأتي مع الماسحة الضوئية المستخدمة في هذا البروتوكول (إبسون V700) على جانب واحد مع شعر أسود. تم وضع غطاء ثيقة ضد مسطحة مع الحبل بنجي لتعقد لوحات في مكان وتوفير تباين الصورة (الشكل 3). ويمكن استخدام أي جهاز ماسح ضوئي من القرار كافية لالتقاط الصورة. تم اختيار الكمال V700 إبسون بسبب صورتها مربع (مما يجعل من السهل وضع عموديا)، وارتفاع القرار، وخيارات إضافية لفحص من كل من السرير والغطاء واستخدام قناة الأشعة تحت الحمراء. لم تستخدم هذه الخيارات الإضافية في هذا البروتوكول. مرة واحدة تم إزالة لوحات من غرفة النمو، لا بد أن البروتوكول تستمر حتى النهاية. إعداد لوحة واستخدمت أطباق بتري تحتوي على 10 مل القياسية من وسط شفاف و 9 بذور زرعت في منتصف كل لوحة. إجراءات لوضع العلامات لوحة، وإعداد وسائل الاعلام وزراعة ويمكن الاطلاع على: <a href="http://www.doane.edu/doane-phytomorph">http://www.doane.edu/doane-phytomorph</a> <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><lط&gt; استرداد الأول وحة آغار وامتصاص التكثيف التي تم جمعها على الغطاء وحافة غطاء لوحة آغار مع Kimwipe. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق تريتون X-100 (المنظفات) لغطاء مع Kimwipe - تكون سخية. (لاحظ أن تريتون X-100 يساعد على منع تراكم التكثيف على الغطاء كما يتم فحص اللوحة. سوف تطبيق سخية (ما يكفي لخلق الفيلم على سطح الغطاء) مساعدة في التأكد من أن غطاء شفاف يبقى في جميع أنحاء تشغيل الماسح الضوئي بأكمله .) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التفاف لوحة مع الشريط من micropore لتأمين الغطاء، والسماح للتهوية. </li></ol> إعداد الماسح الضوئي وجمع صورة يفترض هذا البروتوكول أن أكثر من 1 الماسح الضوئي الذي يتم استخدامه، ويقدم الإرشادات للبدء الماسحات الضوئية متعددة من جهاز كمبيوتر واحد. <ol start="4" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء مجلدات لتخزين الصور من الماسح الضوئي كل. سيكون لكل الماسح الضوئي عقد اثنين من لوحات، لذلك تضع ذلك في الاعتبار عند إنشاء المجلدات. واحدقد تختار لاستخدام البيانات الوصفية كمكونات من اسم الملف مثل معرفات فريدة لكل لوحة، والشتلات الأعمار، وحجم البذور، ومعرفات الأسهم المزروعة. مثال على اسم مجلد المستخدمة في جمع البيانات التي تحتوي على هذه البيانات الوصفية هو &quot;1652-2-SM-9-92-17-1653-2-LG-88-79-161&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط توقيت منفذا لجمع الوقت المعين (تم استخدام 9 ساعة في هذا المختبر). تأكد من تعيين الوقت الاضافي (ساعة أو نحو ذلك) لإعداد. (لاحظ أن الماسحات الضوئية ينبغي موصول توقيت منفذ من أجل تعيين اكتساب الوقت. في حين أن البرمجيات فويسكان يسمح للمستخدم لجمع الصور مرارا وتكرارا، أنها لا تسمح للمستخدم للإشارة إلى كيفية العديد من الصور لجمع أو كم من الوقت لجمع الصور ل .) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل الماسح الضوئي الأولى وانتظر حوالي 10 ثانية لالماسح الضوئي من خلال الذهاب الى ديتين الأولي من العام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح البرنامج فويسكان مرة واحدة. تم استخدام برنامج VueScan 9.0.20 الإصدار في هذا البروتوكول (انظر الجدول مواد)، على الرغم من الإصدارات الأحدث يمكن استخدامها مع modific قليلاأوجه. تأكد من تم الضغط على زر &quot;المزيد&quot; في لوحة السفلي من واجهة المستخدم من أجل عرض الخيارات القائمة الموضحة أدناه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين تكرار السيارات: المنسدلة مربع مقابل لا شيء ضمن علامة التبويب المدخلات وتحت علامة التبويب المحاصيل تعيين منطقة المعاينة: إلى الحد الأقصى (الشكل 4). اضغط على &quot;معاينة&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء مربع المحاصيل التي من شأنها التقاط المنطقة ذات الاهتمام باستخدام الماوس للنقر وسحب جميع أنحاء المنطقة من الفائدة على صورة المعاينة. يجوز تغيير إعدادات المنطقة من الاهتمام في علامة التبويب المحاصيل. كانت الإعدادات النموذجية المستخدمة في مربع المحاصيل: إزاحة س 0.675؛ 1.924 في، على الرغم من هذا تم تعديل لالتقاط منطقة الشتلات لكل الماسح الضوئي لموازنة ذ. كان حجم مربع المحاصيل المستخدمة في 7.246 اسعة بنسبة 1.1 في طويل القامة (الشكل 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لنقل مربع المحاصيل، والاستمرار على مفتاح التحول أثناء سحب مع الماوس. تأكد يحتوي على مربع المحاصيل جميع الشتلات التي يتم مسحها ضوئيا بالإضافة إلى أي بيانات التعريف المطلوب الذي يمكن أن يرد على تسمية (الشكل 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحت علامة التبويب المحاصيل، وتعيين ناحية معاينة: لمربع المحاصيل و&#39;معاينة&#39; برس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتقل إلى علامة التبويب الإخراج وحدد الملف الصحيح لالماسح الضوئي (الشكل 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 1،7-1،12 على جميع الماسحات الضوئية لجهاز كمبيوتر واحد. اختيار &quot;نعم&quot; عندما سئل عما إذا كان الخيار لفتح أكثر من مثيل واحد من برنامج VueScan. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تذهب من خلال كل علامة تبويب والتحقق من صحة الإعدادات. (لاحظ أن جميع المواصفات ويمكن تعديلها لتناسب احتياجات مختبر الفردية بما في ذلك لون الصورة، القرار، الخ. ومع ذلك، فإن الإعدادات المستخدمة في هذا البروتوكول يمكن تطبيقها مباشرة إلى السلطة الفلسطينيةrticular مسح الجهاز من مختبر معين بسبب واجهة مشتركة من البرنامج فويسكان. الرجوع إلى قائمة المواصفات المرفقة لعرض المعايير المستخدمة في هذا المشروع، وذلك باستخدام برنامج VueScan 9.0.20 نسخة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضمن علامة التبويب إدخال اختيار مستمر في تكرار السيارات: الحقل، أو اختيار فترة زمنية أطول بين الصور اذا شئت. الفاصل الزمني هو طول الوقت مؤقتا الماسح الضوئي بعد حفظ الصورة الأخيرة وبدأت مجموعة من الصورة التالية. في الوضع المستمر، ويمكن الحصول على 3-4 دقائق قرار في 4،800 نقطة في البوصة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 1،14-1،15 لبقية الماسحات الضوئية المتصلة جهاز كمبيوتر واحد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المكان المعد لوحات في الماسحات الضوئية الصحيح مع الشتلات الموجهة أفقيا (لا gravistimulate). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع مؤقتا سوداء، ورأى الخلفية ضد وحات حتى لا تسقط من القالب زجاجي. تكرار المسح الضوئي لجميعشركاهم. (ملاحظة: في هذا المشروع، كانت تعلق قطعة من اللباد الأسود ليغطي قدمت وثيقة مع أجهزة لمنع الوهج وتوفير النقيض ضد أنسجة الجذر لون الخلفية المحددة المستخدمة سيعتمد على لون الأنسجة التي يجري تصويرها). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لديها شخص واحد يتحول لوحات 90 درجة (عكس اتجاه عقارب الساعة لوحات تحولت في هذا البروتوكول) وعلى الفور استبدال الخلفية شعر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشخص الآخر ينبغي أن يقف على الكمبيوتر بحيث يمكن الضغط على زر &quot;مسح&quot; على الفور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين الخلفية لالماسح الضوئي مع الحبل بنجي (الشكل 3). لديهم شخص واحد عقد الخلفية في المكان في حين المناصب أخرى الحبل بنجي. (ملاحظة: مباشرة بعد gravistimulation (دوران بنسبة 90 ° لوحات) ووضع الخلفية اللباد، &quot;المسح الضوئي&quot; ينبغي الضغط). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 1،17-1،21 لبقية الماسحات الضوئية على حاسوب واحدإيه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 1،6-1،22 للمجموعة التالية من الماسحات الضوئية وجدت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لا تترك الماسحات الضوئية حتى تم جمع العديد من الصور للتأكد من أنها تقوم بحفظ بشكل صحيح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وهو مثالي للحفاظ على الماسحات الضوئية في المنطقة التي سوف تكون خالية من الاضطرابات للمرة مسح المعينة. بل هو أيضا من الحكمة للنظر في الظروف البيئية في منطقة المسح الضوئي لضمان الاستجابات المظهرية المثالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عند جمع البيانات كاملة، اضغط على الزر الأخضر على إحباط كل نافذة فويسكان التي تتزامن مع بعضها الماسح الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق الخروج من كافة البرامج على الكمبيوتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة تشغيل الكمبيوتر واغلاق كل من الماسحات الضوئية قبل بدء جولة أخرى من جمع الصور. </li></ol>

<ol>
	<li>Miller, N. D., Brooks, T. L. D., Assadi, A. H., Spalding, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+a+gravitropism+phenotype+in+glutamate+receptor-like+3.3+mutants+of+Arabidopsis+thaliana+using+machine+vision+and+computation.">Detection of a gravitropism phenotype in glutamate receptor-like 3.3 mutants of Arabidopsis thaliana using machine vision and computation.</a> Genetics. 186, 585-593 (2010).</li><li>Clack, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Tracking+of+Whiskers+in+Videos+of+Head+Fixed+Rodents.">Automated Tracking of Whiskers in Videos of Head Fixed Rodents.</a> PLoS Comp. Biol. 8, (2012).</li><li>Lussier, Y. A., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+approaches+to+phenotyping:+high-throughput+phenomics.">Computational approaches to phenotyping: high-throughput phenomics.</a> Proc. Am. Thoracic Soc. 4, 18-25 (2007).</li><li>Houle, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloquium+Paper:+Numbering+the+hairs+on+our+heads:+The+shared+challenge+and+promise+of+phenomics.">Colloquium Paper: Numbering the hairs on our heads: The shared challenge and promise of phenomics.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 1793-1799 (2009).</li><li>Elwell, A. L., Gronwall, D. S., Miller, N. D., Spalding, E. P., L, T. D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separating+parental+environment+from+seed+size+effects+on+next+generation+growth+and+development+in+Arabidopsis.">Separating parental environment from seed size effects on next generation growth and development in Arabidopsis.</a> Plant Cell Env. 34, 291-301 (2011).</li><li>Silk, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Descriptions+of+Development.">Quantitative Descriptions of Development.</a> Ann. Rev. Plant Physiol. 35, 479-518 (1984).</li><li>Cronin, C. J., Feng, Z., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+imaging+of+C.+elegans+behavior.">Automated imaging of C. elegans behavior.</a> Methods Mol. Biol. 351, 241-251 (2006).</li><li>Miller, N. D., Parks, B. M., Spalding, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-vision+analysis+of+seedling+responses+to+light+and+gravity.">Computer-vision analysis of seedling responses to light and gravity.</a> Plant J. 52, 374-381 (2007).</li><li>Iyer-Pascuzzi, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+and+Analysis+Platform+for+Automatic+Phenotyping+and+Trait+Ranking+of+Plant+Root+Systems.">Imaging and Analysis Platform for Automatic Phenotyping and Trait Ranking of Plant Root Systems.</a> Plant Physiol. 152, 1148-1157 (2010).</li><li>Houle, D., Mezey, J., Galpern, P., Carter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+measurement+of+Drosophila+wings.">Automated measurement of Drosophila wings.</a> BMC Evol. Biol. 3, 25 (2003).</li><li>Jahnke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+MRI-PET+dissects+dynamic+changes+in+plant+structures+and+functions.">Combined MRI-PET dissects dynamic changes in plant structures and functions.</a> Plant J. 59, 634-644 (2009).</li><li>Durham Brooks, T. L., Miller, N. D., Spalding, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+of+Arabidopsis+Root+Gravitropism+throughout+a+Multidimensional+Condition+Space+Quantified+by+Automated+Image+Analysis.">Plasticity of Arabidopsis Root Gravitropism throughout a Multidimensional Condition Space Quantified by Automated Image Analysis.</a> Plant Physiol. 152, 206-216 (2010).</li><li>Perrin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gravity+signal+transduction+in+primary+roots.">Gravity signal transduction in primary roots.</a> Ann. Botany. 96, 737-743 (2005).</li><li>Strohm, A. K., Baldwin, K. L., Masson, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+mechanisms+of+root+gravity+sensing+and+signal+transduction.">Molecular mechanisms of root gravity sensing and signal transduction.</a> Dev. Biol. 1, 276-285 (2012).</li><li>Harrison, B. R., Masson, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ARL2,+ARG1+and+PIN3+define+a+gravity+signal+transduction+pathway+in+root+statocytes.">ARL2, ARG1 and PIN3 define a gravity signal transduction pathway in root statocytes.</a> Plant J. 53, 380-392 (2007).</li><li>Swarup, R., Bennett, M. J., Beeckman, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Root Development. , 157-174 .</li><li>French, A., Ubeda-Tom&#225;s, S., Holman, T. J., Bennett, M. J., Pridmore, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+quantification+of+root+growth+using+a+novel+image-analysis+tool.">High-throughput quantification of root growth using a novel image-analysis tool.</a> Plant Physiol. 150, 1784-1795 (2009).</li><li>Granier, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PHENOPSIS,+an+automated+platform+for+reproducible+phenotyping+of+plant+responses+to+soil+water+deficit+in+Arabidopsis+thaliana+permitted+the+identification+of+an+accession+with+low+sensitivity+to+soil+water+deficit.">PHENOPSIS, an automated platform for reproducible phenotyping of plant responses to soil water deficit in Arabidopsis thaliana permitted the identification of an accession with low sensitivity to soil water deficit.</a> New Phytol. , 169-623 (2006).</li><li>Walter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+seedling+growth+acclimation+towards+altered+light+conditions+can+be+quantified+via+GROWSCREEN:+a+setup+and+procedure+designed+for+rapid+optical+phenotyping+of+different+plant+species.">Dynamics of seedling growth acclimation towards altered light conditions can be quantified via GROWSCREEN: a setup and procedure designed for rapid optical phenotyping of different plant species.</a> New Phytol. 174, 447-455 (2007).</li><li>Gregory, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+imaging+of+roots+with+high+resolution+X-ray+micro-tomography.">Non-invasive imaging of roots with high resolution X-ray micro-tomography.</a> Plant Soil. , 255-351 (2003).</li><li>Pierret, A., Kirby, M., Moran, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+X-ray+imaging+of+plant+root+growth+and+water+uptake+in+thin-slab+systems.">Simultaneous X-ray imaging of plant root growth and water uptake in thin-slab systems.</a> Plant Soil. 255, 361-373 (2003).</li><li>Naeem, A., French, A. P., Wells, D. M., Pridmore, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+feature+counting+and+measurement+of+roots.">High-throughput feature counting and measurement of roots.</a> Bioinformatics. 27, 1337-1338 (2011).</li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

الملاحظة المظهرية دقيقة أمر حاسم لفهم مظاهر وظيفة الجينات داخل الكائن الحي. طريقة واحدة للحصول على المعلومات المظهري من خلال الاستيلاء على بيانات الصور عالية الدقة. منصة القائمة على الماسح الضوئي المتقدمة مكنت من جمع العديد من الصور (200 صورة / فترة المسح الضوئي) في عالية الدقة (4،800 نقطة في البوصة) على مدى عدة ساعات. بالإضافة إلى ذلك، هذا المنبر وتتكيف بسهولة مع مجموعة متنوعة من بيئات مختبر والفصول الدراسية نظرا لمرونة البرنامج برنامج VueScan لتشغيل الآلاف من الماسحات الضوئية مختلفة باستخدام واجهة مشتركة 18. طريقة المقدمة هنا يملأ فراغا في الإنتاجية العالية التقاط الصور التي تمتد من مرافق phenotyping على نطاق واسع والنظم الآلية للتنفيذ في مختبر واحد. منصات عالية الإنتاجية المتاحة حاليا تميل إلى استخدام أجهزة التصوير المتخصصة، بما في ذلك الكاميرات التي شنت على الدعم الروبوتية، لالتقاط صور عالية الدقة من عrimarily أعلاه الأنسجة النباتية البرية (مثل مركز النبات التكاملية التكنولوجيا وScanalyzer HTS بواسطة LemnaTec) 20،21. كما تم أيضا تطوير نظم التصوير المتخصصة باستخدام الأشعة السينية وتقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي لالصورة أدناه الأنسجة الأرض لقرار ملحوظا، حيث أنها تنمو في بيئة التربة (مثل مركز النبات التكاملية التكنولوجيا) 11،22،23. هذا التطور من التكنولوجيا أكثر تخصصا بشكل عام على حساب الإنتاجية، مما يجعل الدراسات المظهري ديناميكية أكثر صعوبة. الأهم من ذلك أن الاحتياجات من حيث التكلفة والبنية التحتية لهذه المنصات الراقية جعلها في معظمها غير مجدية لتنفيذها في مختبرات أصغر. كما وضعت منصات التي تستخدم أكثر القياسية التقاط الصور التكنولوجيا ومناسبة تماما لقياس الاستجابات الحيوية مثل استجابة الجذر إلى التحفيز الجاذبية. على سبيل المثال، استخدمت الكاميرات CCD لالتقاط ردود الشتلات الفردية للضوء والجاذبية في ارتفاعالمكانية والزمانية القرار 1،8،12. وقد تم تطوير أنظمة أخرى تسمح بقياس التوجه طرف الجذرية للجذور متعددة من صورة واحدة (على سبيل المثال RootTipMulti من قبل iPlant التعاونية) 17،24. في الحالة الأولى، ومنخفضة نسبيا نظرا الإنتاجية التي الشتلات واحد فقط هو تصويرها من قبل كل كاميرا في وقت واحد، في حين أنه في الحالة الأخيرة إنتاجية أعلى، ولكن عموما على حساب القرار. الإجراء المذكورة في هذه الورقة يقدم منبرا لالتقاط صور عالية الدقة في إنتاجية عالية مع المعدات والبرمجيات التي تتوافر بسهولة وبأسعار معقولة نسبيا. باستخدام هذا الإعداد، 1،080 الاستجابات الفردية الجذرية يمكن جمع كل أسبوع في مختبر واحد مجهزة البنك من ستة الماسحات الضوئية. في 15 شهرا من جمع ما معدله 864 الاستجابات الفردية في الأسبوع، تم مسحها ما مجموعه 41،625 شتلة لدراسة علم الجينوم. حوالي 15٪ من المجموعات الفردية فشلت بسبب خطأ في الإعداد، الشبكاتفشل كايزرسلوترن أو عطب في المعدات. فشل 22٪ استجابات أخرى بسبب نقص إنبات أو نمو الجذور غير كافية لاستثارة رد فعل النمو. مجموعة البيانات النهائية يتكون من 27475 الردود الشتلات الفردية لحافز الجاذبية من 163 السلالات المؤتلف زائد 99 خطوط إسوي القريب. وقد تم جمع البيانات في مختبر واحد، مما يجعل هذا النهج جدا عالية الإنتاجية. حتى بالنظر إلى أن المعدات المستخدمة لاكتساب غير مكلفة نسبيا، وتعمل ذلك بشكل موثوق لأكثر من عامين حتى مع الاستخدام الكثيف. بينما كان هذا البروتوكول مفيدة جدا للأهداف البحثية من هذه المجموعة، بعض القيود لا تزال موجودة. بسبب الإنتاجية من نحو 50 غيغابايت من البيانات غير المضغوطة صورة في اليوم الواحد، كان من الواضح أن هناك حاجة إلى كمية كبيرة من مساحة المنزل إلى صور ما لم يمكن وضع خطط ضغط فعالة. تم حل مشكلة التخزين مؤقتا من خلال شراء محركات الأقراص الصلبة الخارجية لكل كمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك، اثنين من 1تم شراء أجهزة التخزين المرتبطة الشبكة 0 السل. في وقت لاحق، تم تطوير خوارزميات الضغط، كما هو موضح أعلاه، والتي يمكن أن تساعد في تقليل حجم البيانات بنسبة تصل إلى 60٪ (الشكل 8). من المهم أن نلاحظ أن السرعة التي يمكن حفظ البيانات إلى الشبكة المرتبطة جهاز تخزين يعتمد على سرعة الاتصال بالشبكة. كما تم تقييد أنظمة الضغط بسبب الرغبة في منع فقدان بيانات الصورة. ويجري أيضا تعتبر قيود أخرى محددة لنظام التصوير القائم على الماسح الضوئي. على سبيل المثال، معرضون في النهج القائم على الماسح الضوئي الشتلات إلى ارتفاع شدة الضوء في نطاقات الأشعة تحت الحمراء البيضاء ويحتمل أن تكون خلال كل فحص. هذا من المرجح يؤثر على نمو البادرات، على الرغم من الشتلات لا يزال من الممكن للخضوع لاحظ استجابات قوية لحافز الجاذبية (الشكل 7). تحسن في المستقبل قد تشمل البرمجة الماسحات الضوئية بحيث المصابيح الحمراء فقط هي النشطة. منطقة نشطة في التنر هو خلق خوارزميات التحليل مطابقة تماما لهذا القرار ومرت من هذه البيانات الصورة. وكانت مجموعة كبيرة من البيانات التي تم إنشاؤها باستخدام هذا الأسلوب القائم على الماسح الضوئي مثالية لتطوير أدوات قوية لعالية الإنتاجية phenotyping من الصور الشتلات. خوارزمية ضغط يعملون على هذه الصور هو مبين في الشكل 7 يدعم الادعاء بأنهم قابلة للتطبيقات تحليل الصور. علاوة على ذلك، الصور الناتجة يمكن تحليلها بواسطة خوارزمية المنشورة سابقا، RootTrace 17،24، إن جمعت في دقة أقل (أقل من 1،200 نقطة في البوصة)، وتتم تجزئة الشتلات الفردية من الصورة باستخدام خوارزمية ضغط المذكورة أعلاه قبل التحليل. ويمكن استخراج البيانات نمو الجذور من الصور خفضت إلى 1،200 نقطة في البوصة في حين يمكن استخراج البيانات زاوية غيض من الصور خفضت إلى 900 نقطة في البوصة (المراقبة غير منشورة). الإجراء المذكورة في هذه الورقة يلائم مكانته الخاصة في عالم رور التصوير في أنه من إنتاجية عالية ودقة عالية في حين لا تزال معقولة نسبيا. فائدة إضافية لهذا النهج هو أنه يمكن بسهولة أن تكون مخصصة لتلبية احتياجات التصوير من مجموعة أبحاث خاصة.

جمع البيانات المظهرية عالية الدقة مفيد في الدراسات التي تهدف إلى فهم التفاعل بين الوراثة والبيئة في التوسط العضوي وظيفة 1،2. دراسات من هذا النوع هي أيضا كبيرة بطبيعتها في نطاق واسع، مما يجعل من الضروري بالإضافة إلى أن الأساليب المستخدمة لقياس الظواهر في هذا السياق أن تكون عالية في الإنتاجية 3،4. في وضع أساليب البحث phenomics النطاق، المفاضلات بين الإنتاجية والقرار حيز اللعب. الأساليب التي هي أعلى في الإنتاجية تميل إلى أن تكون أقل في القرار، مما يجعل الأمر أكثر صعوبة للكشف عن آثار صغيرة من الوراثة أو البيئة 5. بدلا من ذلك، الأساليب التي تقيس أكثر بعناية النمط الظاهري المطلوب تميل إلى أن تكون أقل في الإنتاجية، مما يجعل من الصعب مسح التأثيرات الجينية والبيئية على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن الطرق اليدوية لقياس الظواهر، بما في ذلك التفتيش البصري، وتكون خاضعة للتغيير بسبب الاختلافات في نصيب الإنسانception 6. يمكن توفير تقنيات التصوير جسر مفيدة بين الإنتاجية والقرار في الحصول على الملاحظات المظهري 7-9. بشكل عام، وهي صورة من السهل نسبيا لالتقاط، وتسهيل الإنتاجية، وعندما تؤخذ في القرار كافية، الظواهر خفية يمكن الكشف 1،2،7. تقنيات التصوير تميل إلى أن تكون قابلة للتعديل لتناسب نظام أو عملية والفائدة هي قابلة للتطوير بشكل عام 10-12. وبسبب هذا، تقنيات التصوير هي مثالية لتطوير الدراسات على نطاق واسع من وظيفة العضوي. استجابة الجذر الأساسي لحافز خطورة هو عملية الفسيولوجية المعقدة التي تحدث داخل جهاز بسيط شكليا. ينطوي على استجابة تفعيل مسارات الإشارات التي تنتشر من خلال الجهاز الجذر ويتم تحديد التقدم من خلال العوامل البيئية والجينية، بما في ذلك العوامل الوراثية تتأثر البيئة 12-14 </suع&gt;. وقد تمت دراسة استجابة الجذر الأساسي لحافز الجاذبية على الأقل منذ داروين، ولكن هناك الكثير لنتعلمه عن كيفية عمله، لا سيما في الأحداث الإشارات المبكرة والعوامل التوسط في استجابة اللدونة 12،14،15. اكتساب فهم مفصل لديناميات هذا الرد مهم في إيجاد سبل لتحسين قدرة الشتلات لتصبح بنجاح المنشأة في بيئة معينة 16. بالإضافة إلى ذلك، شكل الجذر يجعل من قابلة لتطبيقات معالجة الصور 8،12،17. أخذت معا، واستجابة الجذر gravitropic هو النظام المثالي لتطوير تكنولوجيا التصوير عالية الإنتاجية لغرض إجراء دراسات على مستوى الجينوم من وظيفة العضوي. في هذا التقرير، يتم تقديم الإنتاجية العالية، وارتفاع القرار، طريقة لالتقاط الصور من الاستجابة gravitropic الجذر باستخدام غير مكلفة، والماسحات الضوئية المسطحة المتاحة تجاريا. لمحة عامة عنويرد البروتوكول في الشكل 1. تمركزت الشتلات المزروعة على لوحات أجار على الماسحات الضوئية المسطحة الموجهة عموديا مزودة أصحاب زجاجي مخصص لوحة. وقد تم جمع الصور كل بضع دقائق على 4،800 نقطة في البوصة وحفظها على القرص المحلي أو ملقم البيانات. يتم تخزين البيانات الوصفية المرتبطة بها مع كل سلسلة صورة على قاعدة البيانات وتتم معالجة الصور المخزنة. النهج يستخدم البرنامج فويسكان لالتقاط الصور. فويسكان يمكن استخدامها لتشغيل أكثر من 2،100 الماسحات الضوئية المختلفة على ويندوز، ماك، أو أنظمة التشغيل لينكس (انظر الجدول مواد). تم استخدام الماسح الضوئي القرار من 4،800 نقطة في البوصة في هذا الطلب لتتناسب مع قرار المحرز في دراسات سابقة باستخدام الكاميرات CCD الثابتة 1،8،12. مرونة البرنامج فويسكان جنبا إلى جنب مع واجهة مشتركة لأنه يستخدم أي جهاز ماسح ضوئي تشغيله تسمح للمستخدمين اعتماد بسهولة تقريبا أي جهاز ماسح ضوئي من القرار كافية لبروتوكول المقدمة في هذه الورقة. الإنتاجية الحالية تسمح لجمع216 الاستجابات الفردية في اليوم الواحد. التكنولوجيا هي قابلة للتكيف وقابلة للاستخدام في المؤسسات بدءا من المدارس الثانوية والجامعات للبحث. وعلاوة على ذلك، فإن الصور التي تم جمعها هي من نوعية كافية لتطبيقات تحليل الصور.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="798">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Epson Perfection V700 Photo Scanners</td>
			<td>Epson</td>
			<td>B11B178011</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plexiglas Scanner Template</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made. See Figure 2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smart Strap Bungee Cords</td>
			<td>SmartStraps</td>
			<td>Wal-Mart 1079478</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brinks Digital Outdoor Timers</td>
			<td>Brinks</td>
			<td>Wal-Mart 42-1014-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VueScan Software</td>
			<td>Hamrick Software</td>
			<td><a href="http://www.hamrick.com/">http://www.hamrick.com</a></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Segmentation Software</td>
			<td>Chris Wentworth, Doane College</td>
			<td></td>
			<td>https://sites.google.com/a/doane.edu/compphy-doane/projects/root-gravitropism/image-segmentation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M Micropore Tape</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>19-061-655</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holding racks</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made by gluing two cookie racks together.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using flatbed scanners to collect high-resolution time-lapsed images of the arabidopsis root gravitropic response

الجهود البحثية في علم الأحياء تتطلب بشكل متزايد استخدام المنهجيات التي تمكن مجموعة كبيرة الحجم من البيانات ذات الدقة العالية. وثمة تحد يمكن أن يواجه مختبرات هو تطوير وتحقيق هذه الأساليب. رصد الظواهر في عملية الاهتمام هو هدف نموذجي من مختبرات البحوث دراسة وظائف الجينات، وغالبا ما يتحقق ذلك من خلال التقاط الصور. عملية خاصة ان هو قابل للمراقبة باستخدام أساليب التصوير هو نمو التصحيحية من جذر الشتلة التي شردوا من المواءمة مع متجه الجاذبية. منصات التصوير المستخدمة لقياس استجابة gravitropic الجذرية يمكن أن تكون مكلفة، منخفضة نسبيا في الإنتاجية، و / أو كثيفة العمالة. وقد تم تناول هذه القضايا من خلال تطوير الإنتاجية العالية طريقة التقاط الصور باستخدام غير مكلفة، ولكن عالية الدقة، والماسحات الضوئية المسطحة. باستخدام هذا الأسلوب، يمكن التقاط الصور كل بضع دقائق في 4،800 نقطة في البوصة. الإعداد الحالية يمكن جمع 216 ص الفرديةesponses يوميا. بيانات الصورة التي تم جمعها هو من نوعية وافرة لتطبيقات تحليل الصور.

صور ممثل هذا النهج يتيح إنتاج السريع لعالية الدقة سلسلة زمنية من نبات الأرابيدوبسيس نمو البادرات. وتظهر الصور الأولى والأخيرة من شوط الماسح الضوئي في أرقام 7A و7B. أرقام 7C و 7D تظهر النتائج المثلى من نصف صورة الماسح الضوئي الكامل. يتم عرض بعض القضايا التي يمكن أن تؤثر على جودة الصورة في أرقام 7A و7B. وتشمل هذه القضايا الاختلاف في الإنبات، والتباين في مسار نمو البادرات في بداية الشوط، وتراكم التكثيف خلال المسح. يمكن إلى حد كبير التكثيف يمكن حلها عن طريق زيادة كمية تريتون X-100 تطبيقها على الداخل من لوحة الغطاء. العوامل الأخرى التي يمكن أن تمنع دقيقة جمع الصور هي التكوين غير صحيح من مربع المحاصيل فيما يتعلق الموقف وتحديد المواقع لوحة لوحات بحيث يتم منحرفة فيما يتعلق مربع المحاصيل. تحليل صورة التطبيق: ضغط الصور مرة واحدة تم الحصول على تسلسل زمني للصور الماسح الضوئي، ويجب تخزينها بشكل آمن بطريقة الشبكة الوصول إليها لتسهيل تحليل الصور. ملفات الصور المرتبطة المدى الماسح الضوئي الفردية تحتل كمية كبيرة من مساحة القرص الصلب. ملف TIFF واحدة جمعها في 4،800 نقطة في البوصة حوالي 220 MB وتشغيل الماسح الضوئي نموذجي يولد 200 ملفات الصور. وبالتالي، مطلوب حوالي 44 غيغابايت من مساحة القرص الصلب في التشغيل. للحد من تكاليف التخزين ونقل البيانات في الشبكات المرتبطة مع تحليل الصور من المستحسن أن يتم تقليل كمية المساحة اللازمة لتخزين بيانات الصورة بينما في الوقت نفسه التقليل من فقدان البيانات. وسوف تشمل تحليل المصب تحديد كل البادرات في ملفات الصور اللاحقة المرتبطة تشغيل تجريبي. وبالتالي، بتجزئة من الشتلات واحد من الصورة الماسح الضوئي يمكن أن تسهل تحليل المصب. لأن تجزئة من الشتلات بعيدا عن بقية من اليمكن الصورة الإلكترونية أيضا تقلل إلى حد كبير من التخزين غير الضرورية بكسل الخلفية، ويؤدي هذا النهج أيضا إلى خفض كبير في حجم البيانات. وعلاوة على ذلك، إذا تم تحليل المصب ركزت على أنسجة الجذر فإنه قد لا يكون من الضروري الاحتفاظ بالمعلومات اللون منذ بكسل الجذر ضيقة نسبيا في الفضاء لونها. وقد تم وضع بروتوكول معالجة الصور الكمبيوتر ورمز لتقليل حجم البيانات من قبل كل من بتجزئة الشتلات الفردية وتحويل الصور إلى اللون الرمادي الحجم. النتائج النهج في تخفيض 60٪ في متطلبات مساحة التخزين. يوصف سير العمل المستخدمة لتحقيق هذا ضغط البيانات في الخطوات التالية: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تبدأ سلسلة زمنية من ملفات الصور الماسح الضوئي في مجلد واحد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكل صورة، وتحويل من RGB إلى رمادي مقياس (الشكل 8، أعلى). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقسيم الصورة إلى الجانبين الأيسر والأيمن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخراج كل الشتلات من الصورة في ملف خاص بها (الشكل 8).يتم ذلك عن طريق تطبيق عتبة لتحويل بكسل إلى الأسود أو الأبيض ثم حساب مجموع كثافة بكسل من كل صف الصورة. يتم التعرف على التوالي وفقا لأعلى كثافة ويتم تصنيف كل بكسل باسم &#39;محطة&#39; أو &#39;nonplant&#39; استنادا إلى شدة جيرانها. تم العثور على مركز كل &quot;محطة&quot; ضمن هذا الصف، ومن هذه النقطة يتم رسم مربع المحاصيل ذات حجم محدد سلفا (الشكل 8، أسفل). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء مجلد منفصل لكل جانب من الصورة (اليسار واليمين) مع المجلدات الفرعية منفصلة لكل الشتلات لتخزين الملفات الفردية الوقت سلسلة الصورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أرشفة المجلدات الناتجة في ملف مضغوط ZIP. </li></ol> وقد تم وضع التعليمات البرمجية التي تنجز هذه الخطوات باستخدام لغة البرمجة بايثون 20. خوارزمية يسمح للحد من حوالي 60٪ في حجم البيانات وناجحا في جميع الشتلات في تحديد الفردية في 90٪ من ايماج الماسح الضوئيملفات البريد تحليلها حتى الآن. هي رموز متاحة بحرية للتحميل تحت رخصة جنو العمومية الإصدار 3 (انظر الجدول مواد). <img alt="الشكل 1" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig1.jpg" width="500px" /> الشكل 1. يبدأ الإجراء المسح مع زراعة البذور (ما يصل الى تسعة بذور نبات الأرابيدوبسيس في لوحة) وينتهي مع تخزين البيانات ومعالجة الصور. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig1highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 2" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig2.jpg" width="500px" /> الشكل 2. emplate T لبناء بيتري الدعم الطبق. التنوير القائل<html> وقطعت xiglas مثل أن عرض تناسب مسطحة (في هذه الحالة 227 ملم) وكان طول 128 ملم. قطعت دائرتين مع 88 مم من قطعة المتبقية بحيث وزعت بالتساوي على طول عرض وطول الدعم. تم اضافته الدعم للشرائح مسطحة مع 3M الأوامر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig2highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig3.jpg" width="500px" /> الرقم 3. تكوين الماسح الضوئي بعد أن تم gravistimulated الشتلات وغطاء المستندات وضعه، وهذا هو التكوين من الماسح الضوئي في خطوة 1.21 من الإعداد الماسح الضوئي وجمع صورة.&quot;_blank&quot;&gt; اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر. <img alt="الرقم 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig4.jpg" width="500px" /> الشكل 4. تسديدة من شاشة الإعدادات المحددة للخطوة 1.8 من الإعداد الماسح الضوئي وجمع صورة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig4highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig5.jpg" width="500px" /> الرقم 5. لقطة الشاشة من البرامج فويسكان خلال الخطوات 1.9 و 1.10 من الإعداد الماسح الضوئي وجمع صورة. يبرز مربع أحمر حجم المحاصيل في حين يسلط الضوء على المربع الأزرق إعدادات محددة لل<html> ص خ وتستخدم من أجل القبض على الشتلات والمعلومات تسمية تعويض ذ. ويرد منطقة مسطحة ليتم فحصها كخط منقط في منطقة المعاينة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig5highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 6" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig6.jpg" width="400px" /> الرقم 6. اختيار المجلد الوجهة للخطوة 1.12 من الإعداد الماسح الضوئي وجمع صورة. الضغط على زر @ المقبل إلى مربع الحوار المجلد الافتراضي (السهم الأحمر) تسمح للمستخدم لتحديد المجلد الوجهة المناسبة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig6highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . إعادة 7 &quot;FO: محتوى العرض =&quot; 5IN &quot;FO: SRC =&quot; / files/ftp_upload/50878/50878fig7highres.jpg &quot;سرك =&quot; / files/ftp_upload/50878/50878fig7.jpg &quot;العرض =&quot; 600px ل&quot;/&gt; الرقم 7 (م). الصور أعلاه هي أمثلة على تلك التي تم جمعها باستخدام الطريقة الموصوفة في هذه الورقة. وحات A و B و C، D هي الصور الأولى والأخيرة، على التوالي، من فترة المسح واحد. A، B تظهر كامل المنطقة الممسوحة ضوئيا، في حين C، D هي المنطقة المزروعة من المنطقة الممسوحة ضوئيا، مما يدل على لوحة واحدة. ويمكن ملاحظة العديد من التناقضات. لوحة ويظهر التباين في الإنبات والنمو في مسار. لوحة B (نفس الشتلات كما صورة A؛ في وقت لاحق 9 ساعة) يدل على أن لوحات يمكن أن تتراكم التكثيف. تعتبر لوحات جيم ودال أن تكون النتائج جيدة نظرا لقوة نمو سو الشتلات وجودة الصورة طوال الفترة السابقة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig7highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 8" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50878/50878fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50878/50878fig8.jpg" width="600px" /> الرقم 8. خوارزمية ضغط الصور طورت تحويل صورة الماسح الضوئي إلى اللون الرمادي على نطاق و(أعلى). وتنقسم الصورة الى نصفين الأيمن والأيسر ويتم إزالة حدود الصورة (لا يظهر). ويتم تحديد مواقف الشتلات الفردية على كل شوط من خلال إيجاد صف واحد مع أكبر كثافة مجموع بكسل. وتستخدم تلك المواقف لتحديد المساحة المحصولية الجديدة، تطبق على جميع الشتلات على لوحة (القاع). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50878/50878fig8highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> .

Watch this Scientific Journal Video about Using Flatbed Scanners to Collect High-resolution Time-lapsed Images of the Arabidopsis Root Gravitropic Response at JoVE.com

Using Flatbed Scanners to Collect High-resolution Time-lapsed Images of the Arabidopsis Root Gravitropic Response

يصف هذا البروتوكول عملية لجمع السريع للصور لشتلات نبات الأرابيدوبسيس الاستجابة لحافز الجاذبية باستخدام الماسحات الضوئية المسطحة المتاحة تجاريا. يسمح أسلوب غير مكلفة، والقبض على ارتفاع حجم الصور عالية الدقة قابلة للتحليل الخوارزميات المصب.

باستخدام ماسحات ضوئية مسطحة لجمع عالية الدقة، ساقطا التوقيت صور من Gravitropic استجابة نبات الأرابيدوبسيس الجذر

Research efforts in biology increasingly require use of methodologies that enable high-volume collection of high-resolution data. A challenge laboratories ...

using-flatbed-scanners-to-collect-high-resolution-time-lapsed-images

Research

JoVE Journal

Biology

12.3K Views.  Doane College.  يصف هذا البروتوكول عملية لجمع السريع للصور لشتلات نبات الأرابيدوبسيس الاستجابة لحافز الجاذبية باستخدام الماسحات الضوئية المسطحة المتاحة تجاريا. يسمح أسلوب غير مكلفة، والقبض على ارتفاع حجم الصور عالية الدقة قابلة للتحليل الخوارزميات ال?...

Video: Using Flatbed Scanners to Collect High-resolution Time-lapsed Images of the Arabidopsis Root Gravitropic Response

Using the optokinetic response to study visual function of zebrafish

Optokinetic response (OKR) is a behavior that an animal vibrates its eyes to follow a rotating grating around it. It has been widely used to assess the visual functions of larval zebrafish1-5. Nevertheless, the standard protocol for larval fish is not yet readily applicable in adult zabrafish. Here, we introduce how to measure the OKR of adult zebrafish with our simple custom-built apparatus using a new protocol which is established in our lab. Both our apparatus and step-by-step procedure of OKR in adult zebrafish are illustrated in this video. In addition, the measurements of the larval OKR, as well as the optomotor response (OMR) test of adult zebrafish, are also demonstrated in this video. This OKR assay of adult zebrafish in our experiment may last for up to 4 hours. Such OKR test applied in adult fish will benefit to visual function investigation more efficiently when the adult fish vision system is manipulated.
Su-Qi Zou and Wu Yin contributed equally to this paper.

Optokinetic response has been widely used to assess the visual functions of larval zebrafish. Nevertheless, the standard protocol for larval fish is not yet readily applicable in adults1-5. Here, we introduce how to measure the OKR of adult zebrafish using a new protocol which is established in our lab.

باستخدام optokinetic استجابة لدراسة وظيفة البصرية من الزرد

Optokinetic response (OKR) is a behavior that an animal vibrates its eyes to follow a rotating grating around it. It has been widely used to assess the ...

Long-term, High-resolution Confocal Time Lapse Imaging of Arabidopsis Cotyledon Epidermis during Germination

Imaging in vivo dynamics of cellular behavior throughout a developmental sequence can be a powerful technique for understanding the mechanics of tissue patterning. During animal development, key cell proliferation and patterning events occur very quickly. For instance, in Caenorhabditis elegans all cell divisions required for the larval body plan are completed within six hours after fertilization, with seven mitotic cycles1; the sixteen or more mitoses of Drosophila embryogenesis occur in less than 24 hr2. In contrast, cell divisions during plant development are slow, typically on the order of a day 3,4,5 . This imposes a unique challenge and a need for long-term live imaging for documenting dynamic behaviors of cell division and differentiation events during plant organogenesis. Arabidopsis epidermis is an excellent model system for investigating signaling, cell fate, and development in plants. In the cotyledon, this tissue consists of air- and water-resistant pavement cells interspersed with evenly distributed stomata, valves that open and close to control gas exchange and water loss. Proper spacing of these stomata is critical to their function, and their development follows a sequence of asymmetric division and cell differentiation steps to produce the organized epidermis (Fig. 1).
This protocol allows observation of cells and proteins in the epidermis over several days of development. This time frame enables precise documentation of stem-cell divisions and differentiation of epidermal cells, including stomata and epidermal pavement cells. Fluorescent proteins can be fused to proteins of interest to assess their dynamics during cell division and differentiation processes. This technique allows us to understand the localization of a novel protein, POLAR6, during the proliferation stage of stomatal-lineage cells in the Arabidopsis cotyledon epidermis, where it is expressed in cells preceding asymmetric division events and moves to a characteristic area of the cell cortex shortly before division occurs. Images can be registered and streamlined video easily produced using public domain software to visualize dynamic protein localization and cell types as they change over time.

Long-term, High-resolution Confocal Time Lapse Imaging of Arabidopsis Cotyledon Epidermis during Germination

We describe a protocol using chamber slides and media to immobilize plant cotyledons for confocal imaging of the epidermis over several days of development, documenting stomatal differentiation. Fluorophore-tagged proteins can be tracked dynamically by expression and subcellular localization, increasing understanding of their possible roles during cell division and cell-type differentiation.

على المدى الطويل، عالية الدقة الفاصل الزمني متحد البؤر التصوير من<em&gt; الطفلق ل arabidopsis</em&gt; البشرة خلال إنبات

Imaging in vivo dynamics of cellular behavior throughout a developmental sequence can be a powerful technique for understanding the mechanics of tissue ...

Using High Resolution Computed Tomography to Visualize the Three Dimensional Structure and Function of Plant Vasculature

High resolution x-ray computed tomography (HRCT) is a non-destructive diagnostic imaging technique with sub-micron resolution capability that is now being used to evaluate the structure and function of plant xylem network in three dimensions (3D) (e.g. Brodersen et al. 2010; 2011; 2012a,b). HRCT imaging is based on the same principles as medical CT systems, but a high intensity synchrotron x-ray source results in higher spatial resolution and decreased image acquisition time. Here, we demonstrate in detail how synchrotron-based HRCT (performed at the Advanced Light Source-LBNL Berkeley, CA, USA) in combination with Avizo software (VSG Inc., Burlington, MA, USA) is being used to explore plant xylem in excised tissue and living plants. This new imaging tool allows users to move beyond traditional static, 2D light or electron micrographs and study samples using virtual serial sections in any plane. An infinite number of slices in any orientation can be made on the same sample, a feature that is physically impossible using traditional microscopy methods.
Results demonstrate that HRCT can be applied to both herbaceous and woody plant species, and a range of plant organs (i.e. leaves, petioles, stems, trunks, roots). Figures presented here help demonstrate both a range of representative plant vascular anatomy and the type of detail extracted from HRCT datasets, including scans for coast redwood (Sequoia sempervirens), walnut (Juglans spp.), oak (Quercus spp.), and maple (Acer spp.) tree saplings to sunflowers (Helianthus annuus), grapevines (Vitis spp.), and ferns (Pteridium aquilinum and Woodwardia fimbriata). Excised and dried samples from woody species are easiest to scan and typically yield the best images. However, recent improvements (i.e. more rapid scans and sample stabilization) have made it possible to use this visualization technique on green tissues (e.g. petioles) and in living plants. On occasion some shrinkage of hydrated green plant tissues will cause images to blur and methods to avoid these issues are described. These recent advances with HRCT provide promising new insights into plant vascular function.

High resolution x-ray computed tomography (HRCT) is a non-destructive diagnostic imaging technique that can be used to study the structure and function of plant vasculature in 3D. We demonstrate how HRCT facilitates exploration of xylem networks across a wide range of plant tissues and species.

باستخدام التصوير المقطعي عالي الدقة لتصور البنية الثلاثية وظيفة الأوعية الدموية النباتية

High resolution x-ray computed tomography (HRCT) is a non-destructive diagnostic imaging technique with sub-micron resolution capability that is now being ...

Lateral Root Inducible System in Arabidopsis and Maize

Lateral root development contributes significantly to the root system, and hence is crucial for plant growth. The study of lateral root initiation is however tedious, because it occurs only in a few cells inside the root and in an unpredictable manner. To circumvent this problem, a Lateral Root Inducible System (LRIS) has been developed. By treating seedlings consecutively with an auxin transport inhibitor and a synthetic auxin, highly controlled lateral root initiation occurs synchronously in the primary root, allowing abundant sampling of a desired developmental stage. The LRIS has first been developed for Arabidopsis thaliana, but can be applied to other plants as well. Accordingly, it has been adapted for use in maize (Zea mays). A detailed overview of the different steps of the LRIS in both plants is given. The combination of this system with comparative transcriptomics made it possible to identify functional homologs of Arabidopsis lateral root initiation genes in other species as illustrated here for the CYCLIN B1;1 (CYCB1;1) cell cycle gene in maize. Finally, the principles that need to be taken into account when an LRIS is developed for other plant species are discussed.

Lateral Root Inducible System in Arabidopsis and Maize

The Lateral Root Inducible System (LRIS) allows for synchronous induction of lateral roots and is presented for Arabidopsis thaliana and maize.

الجانبي جذر النظام محرض في<em&gt; نبات الأرابيدوبسيس</em&gt; والذرة

Lateral root development contributes significantly to the root system, and hence is crucial for plant growth. The study of lateral root initiation is ...

High Resolution Quantification of Crystalline Cellulose Accumulation in Arabidopsis Roots to Monitor Tissue-specific Cell Wall Modifications

Plant cells are surrounded by a cell wall, the composition of which determines their final size and shape. The cell wall is composed of a complex matrix containing polysaccharides that include cellulose microfibrils that form both crystalline structures and cellulose chains of amorphous organization. The orientation of the cellulose fibers and their concentrations dictate the mechanical properties of the cell. Several methods are used to determine the levels of crystalline cellulose, each bringing both advantages and limitations. Some can distinguish the proportion of crystalline regions within the total cellulose. However, they are limited to whole-organ analyses that are deficient in spatiotemporal information. Others relying on live imaging, are limited by the use of imprecise dyes. Here, we report a sensitive polarized light-based system for specific quantification of relative light retardance, representing crystalline cellulose accumulation in cross sections of Arabidopsis thaliana roots. In this method, the cellular resolution and anatomical data are maintained, enabling direct comparisons between the different tissues composing the growing root. This approach opens a new analytical dimension, shedding light on the link between cell wall composition, cellular behavior and whole-organ growth.

High Resolution Quantification of Crystalline Cellulose Accumulation in Arabidopsis Roots to Monitor Tissue-specific Cell Wall Modifications

Crystalline cellulose is an important constituent of the plant cell wall. However, its quantification at a cellular resolution is technically challenging. Here, we report the use of polarized light technology and root cross sections to obtain information of cell wall composition at a spatiotemporal resolution.

قرار الكمي عال من بلوري السليلوز تراكم في<em&gt; نبات الأرابيدوبسيس</em&gt; جذور لرصد الأنسجة محددة جدار الخلية تعديلات

Plant cells are surrounded by a cell wall, the composition of which determines their final size and shape. The cell wall is composed of a complex matrix ...

A High Resolution Method to Monitor Phosphorylation-dependent Activation of IRF3

The IRF3 transcription factor is critical for the first line of defense against pathogens mainly through interferon &#946; and antiviral gene expression. A detailed analysis of IRF3 activation is essential to understand how pathogens induce or evade the innate antiviral response. Distinct activated forms of IRF3 can be distinguished based on their phosphorylation and monomer vs dimer status. In vivo discrimination between the different activated species of IRF3 can be achieved through the separation of IRF3 phosphorylated forms based on their mobility shifts on SDS-PAGE. Additionally, the levels of IRF3 monomer and dimer can be monitored using non-denaturing electrophoresis. Here, we detail a procedure to reach the highest resolution to gain the most information regarding IRF3 activation status. This is achieved through the combination of a high resolution SDS-PAGE and a native-PAGE coupled to immunoblots using multiple total and phosphospecific antibodies. This experimental strategy constitutes an affordable and sensitive approach to acquire all the necessary information for a complete analysis of the phosphorylation-mediated activation of IRF3.

Here we describe a procedure allowing a detailed analysis of the phosphorylation-dependent activation of the IRF3 transcription factor. This is achieved through the combination of a high resolution SDS-PAGE and a native-PAGE coupled to immunoblots using multiple phosphospecific antibodies.

A عالية الدقة الطريقة لرصد تفعيل الفسفرة التي تعتمد من IRF3

The IRF3 transcription factor is critical for the first line of defense against pathogens mainly through interferon &#946; and antiviral gene expression. ...

High-resolution Optical Mapping of the Mouse Sino-atrial Node

Sino-atrial node (SAN) dysfunctions and associated complications constitute important causes of morbidity in patients with cardiac diseases. The development of novel pharmacological therapies to cure these patients relies on the thorough understanding of both normal physiology and pathophysiology of the SAN. Among the studies of cardiac pacemaking, the mouse SAN is widely used due to its feasibility for modifications in the expression of different genes that encode SAN ion channels or calcium handling proteins. Emerging evidence from electrophysiological and histological studies has also proved the representativeness and similarity of the mouse SAN structure and functions to larger mammals, including the presence of specialized conduction pathways from the SAN to the atrium and a complex pacemakers' hierarchy within the SAN. Recently, the technique of optical mapping has greatly facilitated the exploration and investigation of the origin of excitation and conduction within and from the mouse SAN, which in turn has extended the understanding of the SAN and benefited clinical treatments of SAN dysfunction associated diseases. In this manuscript, we have described in detail how to perform the optical mapping of the mouse SAN from the intact, Langendorff-perfused heart and from the isolated atrial preparation. This protocol is a useful tool to enhance the understanding of mouse SAN physiology and pathophysiology.

Here, we present a protocol for optical mapping of electrical activity from the mouse right atrium and especially the sino-atrial node, at a high spatial and temporal resolution.

عالية الدقة ورسم الخرائط البصرية الماوس العقدة الأذينية

Sino-atrial node (SAN) dysfunctions and associated complications constitute important causes of morbidity in patients with cardiac diseases. The ...

Standardized Method for High-throughput Sterilization of Arabidopsis Seeds

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) seedlings often need to be grown on sterile media. This requires prior seed sterilization to prevent the growth of microbial contaminants present on the seed surface. Currently, Arabidopsis seeds are sterilized using two distinct sterilization techniques in conditions that differ slightly between labs and have not been standardized, often resulting in only partially effective sterilization or in excessive seed mortality. Most of these methods are also not easily scalable to a large number of seed lines of diverse genotypes. As technologies for high-throughput analysis of Arabidopsis continue to proliferate, standardized techniques for sterilizing large numbers of seeds of different genotypes are becoming essential for conducting these types of experiments. The response of a number of Arabidopsis lines to two different sterilization techniques was evaluated based on seed germination rate and the level of seed contamination with microbes and other pathogens. The treatments included different concentrations of sterilizing agents and times of exposure, combined to determine optimal conditions for Arabidopsis seed sterilization. Optimized protocols have been developed for two different sterilization methods: bleach (liquid-phase) and chlorine (Cl2) gas (vapor-phase), both resulting in high seed germination rates and minimal microbial contamination. The utility of these protocols was illustrated through the testing of both wild type and mutant seeds with a range of germination potentials. Our results show that seeds can be effectively sterilized using either method without excessive seed mortality, although detrimental effects of sterilization were observed for seeds with lower than optimal germination potential. In addition, an equation was developed to enable researchers to apply the standardized chlorine gas sterilization conditions to airtight containers of different sizes. The protocols described here allow easy, efficient, and inexpensive seed sterilization for a large number of Arabidopsis lines.

The objective of this study was to determine the effects of bleach and chlorine gas sterilization on seed germination of a range of Arabidopsis genotypes grown on sterile media. Optimized sterilization protocols have been developed to prevent the growth of microbial contaminants while providing satisfactory seed survival.

طريقة موحدة للتعقيم الفائق من بذور نبات

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) seedlings often need to be grown on sterile media. This requires prior seed sterilization to prevent the growth of ...

Plant-Microbe Interaction: Transcriptional Response of Bacillus Mycoides to Potato Root Exudates

Beneficial plant-associated bacteria play an important role in promoting growth and preventing disease in plants. The application of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) as biofertilizers or biocontrol agents has become an effective alternative to the use of conventional fertilizers and can increase crop productivity at low cost. Plant-microbe interactions depend upon host plant-secreted signals and a reaction hereon by their associated bacteria. However, the molecular mechanisms of how beneficial bacteria respond to their associated plant-derived signals are not fully understood. Assessing the transcriptomic response of bacteria to root exudates is a powerful approach to determine the bacterial gene expression and regulation under rhizospheric conditions. Such knowledge is necessary to understand the underlying mechanisms involved in plant-microbe interactions. This paper describes a detailed protocol to study the transcriptomic response of B. mycoides EC18, a strain isolated from the potato endosphere, to potato root exudates. With the help of recent high-throughput sequencing technology, this protocol can be performed in several weeks and produce massive datasets. First, we collect the root exudates under sterile conditions, after which they are added to B. mycoides cultures. The RNA from these cultures is isolated using a phenol/chloroform method combined with a commercial kit and subjected to quality control by an automated electrophoresis instrument. After sequencing, data analysis is performed with the web-based T-REx pipeline and a group of differentially expressed genes is identified. This method is a useful tool to facilitate new discoveries on the bacterial genes involved in plant-microbe interactions.

Plant-Microbe Interaction: Transcriptional Response of Bacillus Mycoides to Potato Root Exudates

The goal of the protocol presented here is to study the transcriptomic response of endosphere-isolated Bacillus mycoides to potato root exudates. This method facilitates the identification of important bacterial genes involved in plant-microbe interactions and is in principle applicable to other endophytes and plants, with minor adjustments.

الميكروبات والنباتات التفاعل: استجابة النسخي Bacillus ميكويديس للإفرازات الجذرية البطاطا

Beneficial plant-associated bacteria play an important role in promoting growth and preventing disease in plants. The application of plant ...

High-Resolution Respirometry to Assess Bioenergetics in Cells and Tissues Using Chamber- and Plate-Based Respirometers

High-resolution respirometry (HRR) allows monitoring oxidative phosphorylation in real-time for analysis of individual cellular energy states and assessment of respiratory complexes using diversified substrate-uncoupler-inhibitor titration (SUIT) protocols. Here, the usage of two high-resolution respirometry devices is demonstrated, and a basic collection of protocols applicable for the analysis of cultured cells, skeletal and heart muscle fibers, and soft tissues such as the brain and liver are presented. Protocols for cultured cells and tissues are provided for a chamber-based respirometer and cultured cells for a microplate-based respirometer, both encompassing standard respiration protocols. For comparative purposes, CRISPR-engineered HEK293 cells deficient in mitochondrial translation causing multiple respiratory system deficiency are used with both devices to demonstrate cellular defects in respiration. Both respirometers allow for comprehensive measurement of cellular respiration with their respective technical merits and suitability dependent on the research question and model under study.

Assessing oxidative phosphorylation using high-resolution respirometers has become an integral part of the functional analysis of mitochondria and cellular energy metabolism. Here, we present protocols for the analysis of cellular energy metabolism using chamber and microplate-based high-resolution respirometers and discuss the key benefits of each device.