JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מכונת העמסה עדינה של כוח מגע בנויה ממברשות שיער אנושיות, זרועות רובוטיות ובקר. מברשות השיער מונעים על ידי זרועות רובוטיות המותקנות במחשב ולנוע מעת לעת כדי להחיל כוח מגע על צמחים. החוזק של נגיעות שיער מונחה מכונה דומה לזה של נגיעות שהוחלו ידנית.

Abstract

הצמחים מגיבים הן לגירוי מכני התאיים והן לחילוץ (או אותות כוח) ולפתח שינויים מורפולוגיים מיוחדים, שנקרא thigmomorphogenesis. בעשורים האחרונים זוהו מספר מרכיבי איתות ודווחו על היותם מעורבים במטיית המכונה (למשל, מחייב סידן, חלבונים ואנזימים ביולוגיים). עם זאת, הקצב האיטי יחסית של מחקר במחקר של כוח איתות או thigmomorphogenesis מיוחס במידה רבה לשתי סיבות: הדרישה של מפרך יד האדם מניפולציה אינדוקציה מגע של thigmomorphogenesis ואת הכוח שגיאות כוח שקשורים למגע יד של אנשים. כדי לשפר את יעילות הטעינה של כוח חיצוני על אורגניזם צמח, נבנתה מכונת טעינה אוטומטית של כוח מגע. זה רובוטית זרוע מונחה שיער נגיעות לספק הדמיה העבודה בקלות לשחזור הדמיית כוח, סיבובים ללא הגבלה של חזרה מגע וחוזק מגע מתכווננת. זה שיער מגע כוח מכונת טעינה ניתן להשתמש הן עבור הקרנת בקנה מידה גדול של כוח מגע מוטציות איתות והמחקר phenomics של הצמח thigmomorphogenesis. בנוסף, חומרי מגע כגון שיער אנושי, ניתן להחליף עם חומרים טבעיים אחרים כמו שיער בעלי חיים, חוטי משי וסיבי כותנה. הזרועות נע אוטומטית על המחשב עשוי להיות מצויד עם חרירי המים ומפוחים אוויר כדי לחקות את הכוחות הטבעיים של טיפות גשם ורוח, בהתאמה. על ידי שימוש אוטומטי זה שיער מגע כוח מכונת טעינה בשילוב עם ביצוע ביד ספוגית כותנה לגעת, חקרנו את תגובת המגע של שני כוח מוטציות איתות, MAP kinase kinase 1 (MKK1) ו MKK2 צמחים . Phenomes של כוח מגע טעון צמחים סוג פראי ושני מוטציות הוערכו סטטיסטית. הם הציגו הבדלים משמעותיים בתגובת המגע.

Introduction

מפעל הצמחים הוא מונח שנטבע על ידי יפה, MJ ב 19731. זהו הטרוריזם של הצמח אך שונה מפוטוטרוזם הידוע או מגרביטיות הנגרמת על ידי גירויים של אור השמש או כוח הכבידה2,3. היא מתארת שינויים פנוטיוריים הקשורים בגירוי מכני תקופתי, אשר נצפו לעתים קרובות על ידי וטניקאים בזמנים קדומים יותר4,5. טיפות גשם, רוח, צמח, בעלי חיים ונגיעות אנושיות, אפילו נשיכות בעלי חיים, נחשבים כולם לסוגים שונים של גירויים שמפעילים את איתות הכוח בצמחים4,5. מאפייני הצמח thigmomorphogenesis כוללים את עיכוב בולטינג, גזע קצר יותר, שושנת עלים קטנים יותר/עלה בצמחים עשבוני, וגבעול עבה יותר צמחים וודי6,7,8. זה בניגוד לתגובה התנזירים או thigmoטרופי לעתים קרובות נמצא במפעל Mimosa או אחרים מכונאי רגיש גפנים, שם אלה התגובות מגע מהיר קל יותר להיות נצפתה1,9,10. מאידך, לעומת זאת, קשה יחסית להבחין בגלל תגובת הגדילה האיטית שלו. Thigmomorphogenesis הוא בדרך כלל נצפתה בעקבות שבועות או אפילו שנים של גירוי מתמשך כוח העמסה. זה הטבע הייחודי של התגובה למגע הצמח מקשה לבצע מסך גנטי קדימה באמצעות גירוי מגע יד האדם כדי לבודד את מוטציות כוח המגע איתות עמיד בצורה איתנה.

כדי להבהיר את משעולים אותות הכוח ואת המנגנונים המולקולריים המשמשים את הניסויים הביולוגיים של thigmomorphogenesis6,11, ביולוגיים מולקולריים וסלולריים בוצעו בעבר6, .12,13,14 מחקרים אלה הציעו כי כוח הצמח קולטני האות מורכב בעיקר של ערוצי יון מכונאי (MSC) ואת מתחמי הקשור MSC מורכב על ידי מכלולי מולטימאריק של חלבונים המשתרעים על ידי ממברנות11,14 , 15. בתוך שניות של המגע הראשוני cytoplasmic2 + ספייק חולף. רוח-, גשם, או gravi-גירוי יכול לתקשר עם חיישני הסידן במורד הזרם כדי לשדר את אותות הכוח לאירועים גרעיניים14,16,17,18. בנוסף למחקרים מולקולריים וסלולריים, המסך הגנטי קדימה עם נגיעה ידנית של צמחים מצא כי פיטוהורמונים מטבוליטים משני מעורבים בביטוי הגנטי הסוגר inducible (TCH) בעקבות ה . כוח מגע מעמיס13,19 לדוגמה, aos ו- opr320 מוטציות זוהו עד כה ממחקרים גנטיים. עם זאת, הבעיה העיקרית הקשורה ליישום של גנטיקה קדימה במחקר של thigmomorphogenesis היא עדיין עבודה אינטנסיבית הנדרשת לכמת את רמת התגובה מגע ונגיעה באוכלוסייה גדולה של מוטציה גנטית צמחים בודדים. בעיה גוזלת זמן גם ממשיכה לגעת במסך מוטציה מבוסס יד14,20. לדוגמה, כדי להשלים סבב אחד של גירוי בכוח מגע, אדם צריך לגעת 30-60 פעמים (נגיעה אחת לשניה) על צמח בודד. כדי לקבל מספיק מספר צמחים עבור ניתוח הפנוטיפ סטטיסטית, 20-50 צמחים בודדים של ה-גנוטיפ זהה נדרשים בדרך כלל עבור תהליך הטעינה כוח המגע. זה משטר מגע כוח הטעינה משמעו כי אדם צריך לבצע שוב ושוב באופן מידי ביצוע של 600-3000 נגיעות על גנוטיפ אחד של בחירה. סוג זה של מגע בדרך כלל צריך לחזור 3 כדי 5 סיבובים ביום, אשר שווה בערך 1800-15000 אצבע או כותנה לגעת ספוגית ליום לכל גנוטיפ של צמחים. אדם מיומן היטב נדרש בדרך כלל כדי לשמור על הכוח והכוח של נגיעות מרובות בתוך טווח רצוי לאורך סיבובים רבים של חזרות ביום כדי למנוע וריאציה גדולה כוח וכוח. כפי שהוא ידוע היטב כי thigmomorphogenesis הוא תהליך תלוי ומינון במינון6,21, כוח מגע/כוח הופך קריטי להצלחה מפעילה תגובת מגע של צמח.

כדי להסיר את הטעינה תלוי אדם בכוח המגע וכלה לשמור על יישום מכני בתוך טווח שגיאה מקובל14, ולכן עיצבנו מכונת מגע אוטומטי בכוח הטעינה כדי להחליף את הנגיעות ביד מניפולציה. המכונה 4 זרועות נעות בנוי, כל אחד מהם מצויד מברשת שיער אנושית אחת. גירסה זו נקראת דגם K1 כדי לציין את תכונת הטעינה של כוח מגע השיער האנושי. אם 4 גנוטיפים נמדדים ככמת עבור thigmomorphogenesis שלהם או תגובת מגע תחת אחד המכונה, 40-48 אנשים לכל גנוטיפ ניתן למדוד. כל סיבוב של חזרה מגע (פחות מ 60 פעמים של מגע לכל צמח) נמשך פחות מ 5 דקות באמצעות זרוע רובוטית מתכווננת מהירות הנעה. כך, צמחים על מכונת מודל K1 touch יכול להיות מגורה מכנית עבור סיבובים מרובים ביום או עם מתמדת כוח מגע טעינה או רמות שונות של חוזק כמו מתוכנתים בתחילה.

Arabidopsis thaliana, מודל האורגניזם צמח, ולכן נבחר מינים צמח היעד לבדיקת שיער אוטומטי מלאה כוח המגע המחשב טעינת יישום. כי יש כמה בנקים גדולים זרעים זמינים לאחזור germפלסטיות שונים של מוטציות בגודל של פריחה, Arabidopsis מתאים גם לחלל הזמין במדף הצמיחה רכוב עם מכונת המגע דגם K1.

מכונת המגע האוטומטית דגם K1 מורכבת משלושה רכיבים עיקריים: (1) מתלה המתכת של ה-H-shape מורכב משני מפעילים ליניאריים מונחי-חגורה, (2) זרועות מתכת רובוטיות מצוידות במברשות שיער, ו (3) בקר. עבור מכונת מגע K1 דגם מותאם אישית, כל מודול X/Y ציר מורכב מדריך אחד חגורה מונחה-מסילות, שני גושי שקופיות (אדום) ו-1 57 stepper מנוע (מותקן מראש ומנותק) (איור 1א,ב). המפעיל האופקי העליון מאפשר זרוע מתכת רובוטית לנוע שמאלה וימינה אופקית, המפעיל האנכי התחתון מונחה חגורה ליניארי מאפשר זרוע מתכת רובוטית לנוע אנכית למעלה ולמטה (איור 1B, איור 2A ). ארבעה זרועות רובוטיות שאינן מותקנות הותקנו על המפעיל האנכי (איור 1ג, איור 2ב'). ארבע מברשות שיער אנושיות היו קשורות ארבע זרועות רובוטיות, בהתאמה (איור 1ג, איור 2ב). כל חלקי מכני כדי לבנות את מכונת K1 touch מודל בגופן מודגש להלן מסומנים באיור 1ג (גם לראות את הטבלה של חומרים).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. הכנת זרעים

הערה: הזרעים Arabidopsis מסוג פראי (Col-0) כמו גם mkk1 ו- mkk2 אובדן התפקוד מוטציות ששימשו נרכשו ממרכז המשאבים הביולוגיים ARABIDOPSIS (ABRC, https://www.arabidopsis.org, קולומבוס, הו).

  1. לחשב כמה אנשים צמחים של כל גנוטיפ ישמש ניתוח סטטיסטי אמין. להכין מספר מספיק של זרעים מבוסס על שיעור נביטה של כל שורה, בדרך כלל 4-5 פעמים יותר ממה שנדרש לניסוי. להבטיח מספר מספיק של צמחים בריאים בגודל אחיד יכול לשמש לצורך תגובת המגע. לפי פרוטוקול זה, 300-500 זרעים לכל גנוטיפ משמשים בדרך כלל כדי לייצר 80-90 צמחים בגודל דומה.
  2. לטבול זרעים במים קרים ולאחסן אותם ב 4 ° צ' (מכוסה רדיד אלומיניום לשמור בחושך) לקבלת שתיית זרעים. לזרוע את הזרעים 5-7 ימים לאחר השביטול.

2. צמיחת הצומח

  1. בחר את הקרקע המתאימה לצמיחת הצמחים (עיין בטבלת החומרים). הימנעו מגושים גדולים וערבבו אותם בצורה הומוהגון.
  2. הכינו 24 כוסות פלסטיק: קיבולת ההחזקה היא 207 mL וקוטר החישוק העליון הוא 7.4 ס"מ. לקדוח שלושה חורים עגולים בתחתית הספל לצורך השקיה.
  3. ממלאים את כוסות הפלסטיק עם האדמה המעורבת. תנו לקרקע להצטבר עד 1-2 ס"מ יותר מאשר החישוק הספל ולשטח את פני השטח של קרקע נערמו ברכות.
  4. העבר 24 כוסות לתוך מגש פלסטיק (21 אינץ ' x 10.8 אינץ ' x 2.5 אינץ ') ולמקם את המגש תחת תנאי אור קבוע (ראה להלן).
  5. הוסף 2.5 L של מים לכל מגש שעתיים לפני זריעת הזרעים. תן את הקרקע לקלוט את המים מן החורים הממוקמים בתחתית של כוסות ולחכות פני השטח של הקרקע לרדת לרמה הספל החישוק.
  6. מחזירה 3-4 זרעים לנקודה אחת, ו -4 כתמים מבוזרים באופן שווה בתוך ספל.
  7. מניחים כיסוי פלסטיק שקוף מעל כל מגש, ומניחים לזרעים לנבוט במשך שבוע. ואז להסיר את העטיפה ולאפשר שתילים יגדל לשבוע נוסף.
  8. הסרת צמחים נוספים על ידי דילול ולשמור 4 אנשים צמח בגודל דומה בכל גביע 9-10 ימים לאחר זריעת הזרעים.
  9. השקה צמחים עם 1.5 L של מים בכל יום אחר לאחר הזרעים לנבוט.

3. מצב גדילה

  1. הגדר את הטמפרטורה של חדר הצמיחה ב 23.5 ± 1.5 ° c, ולחות בין 35 לבין 45%.
  2. הגדר את עוצמת האור בין 180 ו 240 μE ∙ m-2∙ s-1 (נמדד על ידי מדידת הקרינה של IL 1700, האור הבינלאומי)14. הקרינה הפעילה פוטוסינתטית היא מ 90 כדי 120 μE ∙ m-2∙ s-1.
  3. הגדר את תנאי האור כקבוע של 24 שעות.

4. הקמת מכונת העמסה בכוח מגע

הערה: זה שיער רובוטית מגע כוח מכונת טעינה (דגם K1) נועד לשרת מטרות הן הקרנה כוח מגע מוטציה ההקרנה הצמח thigmomorphogenesis (איור 1, איור 2).

  1. מודולים טרום התקנה (לא מתקפל, איור 1ג)
    1. התקן שני בלוקים שקופית (I) ואחד 57 stepper מנוע (II) על מודול ציר הרכבת X/Y מדריך (III/V).
    2. התקן שני גושי שקופית (I) אל מיכל העזר של ציר X/Y (IV/VI).
  2. התקנת חלקים מכניים אחרים (איור 1ג)
    1. תקן את מודול הרכבת התחתית של ציר X (III) ו-x בציר העזר (IV ) יחד על ידי הרכבת שתי לוחות הצומת (VII) בכל קצה של הרכבת המדריך.
    2. תקן את מודול הרכבת מדריך ציר Y (V) אל החלק השני של בלוקי שקופית (ציר X) במיקום מעבר על-ידי הרכבת שתי לוחות צומת (VIII) באמצע.
    3. תקן את מיכל העזר של ציר Y (VI) אל החלק השני של שני גושי השקופיות האחרים (ציר X) במיקום מעבר על-ידי הרכבת שתי לוחות צומת (VIII) באמצע.
    4. הכנס את המחזיק של הרובוט נשק (IX) אל החלק הקדמי של שני גושי שקופית (ציר Y) במיקום מעבר עם צלחת צומת (איור 2א).
    5. להרכיב 4 מברשות שיער (X) על נשק רובוט (IX) עם התפסים (איור 2ב).

5. הגדרת מחשב טעינה-כוח

הערה: כל הפרמטרים השולטים כדי להגדיר את מכונת המגע K1 Model בגופן מודגש להלן מוצגות בלוח הבקרה (איור 2F).

  1. התקן מברשות שיער מגע על הזרועות הרובוטיות. השתמש שליט פלדה באורך 330 מ"מ כמחזיק לתקן שכבה אחת של השיער האנושי (3600-4600 שערות/מברשת) באופן שווה. אורך השיער הוא 126 מ"מ (איור 1ג).
  2. תקן את שליטי הפלדה על הזרועות הרובוטיות עם שני מלחציים מתכתיים.
  3. הגדר את גובה הזרועות של המחשב לאורך הממד האנכי (ציר Y) תחילה. לחץ על ריצה F + כדי להעלות ולרענן R- כדי להוריד את הזרועות והמברשות הרובוטיות. תן את הקצה של מברשות שיער 0.5 ס מ נמוך יותר החישוק הספל. לחץ על ערכת האפס. הפעל מראש את המכונה 1-2 מחזורים כדי לוודא שכל האנשים הצמח הם נגעו. כוונן וכיול את המברשות ואת קצות השיער באותו גובה בכל יום במהלך התקופה הנוגעת כולה.
  4. השתמש בקנה מידה אלקטרוני כדי למדוד את כוח המגע (טעינה אנכית) ולשמור על רמת כוח המגע ב 1-2 mN14.
  5. הגדר את המיקום ההתחלתי של זרועות המחשב לאורך הממד האופקי (ציר X) באופן ידני. לאפשר מברשות שיער לתלות בקצה של כל מגש ולוודא כי לא מפעל נגוע לפני הניסוי נוגע ללב מתחיל. לחץ על ריצה F +/ריצה R- כדי להזיז את הזרוע המכונה אופקית מעט במעט כדי להגדיר את מיקום ההתחלה.
  6. קבעו את מברשת השיער במרחק נסיעה בממד האופקי (ציר X) עד 365 מ"מ על-ידי לחיצה על לחצן הנסיעה. הקש inc. F +/inc. R- כדי להזיז את הזרועות המכונה כדי להשיג מרחק הנסיעה המלאה ולהבטיח כי כל הצמחים התייחסו הם נגעו במהלך הניסוי לגעת כולה.
  7. הגדר את מהירות התנועה לאורך ציר X של זרועות המכונה ב 5,000 mm/min על ידי לחיצה על לחצן מהירות אוטומטית . לשמור על מהירות התנועה במהלך כל ניסוי נגיעה.
  8. הגדר את זמן המגע ב -20 משפטים על-ידי לחיצה על לחצן מחזור מינורי. שמרו על אותו מספר נגיעות בכל סיבוב במהלך הניסוי הנוגע ללב כולו.
    הערה: מחזור קטן אחד שווה לשני מרחקים נודדים , שפירושו שזרועות המכונה יזוזו מהמיקום ההתחלתי ועד למיקום הסופי ולאחר מכן בחזרה לתנוחת ההתחלה. מחזור אחד קטן יוצר שני נגיעות. מברשות שיער לגעת בצמחים 40 פעמים בתוך 20 מבחנים (2 נגיעות x 20 מבחנים = 40 נגיעות). 40-touch מוגדר כסבב אחד של טעינת כוח מגע.
  9. הגדר את מרווח הזמן לחזרה של סיבוב המגע ב-480 דקות ליום על-ידי לחיצה על לחצן תקופה ראשית . שמור את אותו תדר של מחסניות מגע במהלך ניסוי נגיעה שלמה.
    הערה: זה מאפשר מברשות שיער לגעת בצמחים עבור 3 סיבובים ביום, ואת הזמן מרווח בין כל סיבוב הוא 480 דקות (8 h). המספר הכחול המוצג מייצג את זמן המרווח של כל סיבוב מגע. המחשב יתחיל סבב מגע חדש באופן אוטומטי כאשר הספירה לאחור למטה (מספר אדום) פונה 0000.
  10. להגדיר את המחזור העיקרי ב 12 מבחנים, כלומר המכונה יהיה לגעת בצמחים עבור 12 סיבובים בתוך תקופה של 4 ימים באופן אוטומטי. הגדרה זו של 12 מבחנים משמשת כדי למנוע טעות אנוש בדילוג על יום של נגיעה.
  11. לחץ על לחצן התחל כדי ליזום את התוכנית שנקבעה מראש. מכונת המגע דגם K1 יבצע באופן אוטומטי את הטעינה של כוח המגע בהתאם להגדרות.

6. איסוף וניתוח נתונים פיסיולוגיים

  1. ימים לבולטינג: להקליט את יום הבולטינג של כל צמח בנפרד בתוך ניסוי נוגע ללב. בולטינג הוא סמל שצמח משנה את שלב הצמיחה שלה משלב וגטטיבי ועד לשלב הרבייה. ב Arabidopsis, יום הבולטינג מוגדר כמספר הימים שבהם צמח יש את גבעול התפרחת הראשון שלה להגיע 1 ס מ אורך.
    הערה: במצב הגדילה המתואר לעיל, הבולטינג של צמחים סוג פראי בדרך כלל יוזם מ 19 עד 23 ימים לאחר זריעת הזרעים ומסתיים ב28-32 ימים.
  2. רוזט רדיוס: למדוד את המרחק מן מרכז הרוזאל קצה העלה הארוך ביותר.
    1. צלם תמונות של המגש כולו מלמעלה. צלם תמונות של קבוצת הבקרה והקבוצה שטופלה במגע בנפרד.
    2. הורד את התוכנה המתאימה. השתמש ב- Imagej של התוכנה שהורדת בחינם (https://imagej.nih.gov/ij/download.html) לדוגמה.
    3. פתח קובץ תמונה, השתמש בפונקציה zoom כדי להגדיל את התמונה לגודל המתאים.
    4. בחר את הכלי ישר לצייר קו ישר בין מרכז הרוזט לבין קצה של עלה הארוך ביותר כדי למדוד את רדיוס הרוזט.
    5. בחר צמח אחד ולחץ על הלחצן השמאלי כדי לצייר קו ישר ממרכז הרוזאל קצה העלה הארוך ביותר.
    6. בחר את הפונקציה ניתוח מדידה או הקש Ctrl + M כדי לנתח את מרחק השורה.
    7. בחרו ספל אחד וחזרו על שני השלבים הקודמים לניתוח הקוטר של כל גביע הפלסטיק בו זמנית. השתמש בנתונים אלה כדי לבצע את החישוב כדי לבטל את ההטיה הנובעת מצילום התמונה.
      הערה: המשוואה היא:
      Ra/da = Rm/dm
      (רא, רדיוס הרוזאר הממשי של צמח; Da, הקוטר בפועל של גביע פלסטיק; Rm, הרדיוס של הרוזאר הנמדד של אותו צמח שנקבע על ידי תוכנה; Dm, הקוטר נמדד של גביע הפלסטיק המשמש לגידול הצמח אותו)
  3. שושנת האזורים: למדוד את השטח האופקי 2-מימדי של שושנת עלים.
    1. הסר את התפרחת מבלי להשפיע על שאר אברי הרוזאר.
    2. קחו תמונות מראש כל צמח יחד עם סרגל בקנה מידה הממוקם בקרבת מקום.
    3. השתמש בתוסף אחד חינם של Imagej, שושנת המעקב ובצע את הפרוטוקול שפורסם בעבר22.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

מכונת ההעמסה של כוח המגע האוטומטי
להשגחה על שינויים מורפולוגיים על צמחים, הן תנאי הצמיחה לשחזור ושיטות הטיפול הן המפתח להשגת תוצאות משוב. הקרנת מוטציה בעוצמה גבוהה ואוטומטית של כוח מגע מושגת על ידי מכונת הטעינה החדשה שנבנתה בכוח המגע, דגם K1 (איור 1, אי?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Thigmomorphogenesis היא תגובה צמיחה מורכבת הצמח לקראת רטבאליות מכני, אשר מערבת רשת של איתות סלולרי פעולה של פיטוהורמונים. זוהי תוצאה של האבולוציה מסתגלת של צמחים לשרוד תחת תנאים סביבתיים לא רצויים25,26. מגע מכני, בעיקר מגע הגוף האנושי ביד כותנה לגעת ספוגית, נבחרו ללמוד...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgements

מחקר זה היה נתמך על ידי המענקים הבאים: 31370315, 31570187, 31870231 (הקרן הלאומית המדע של סין), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 (RGC של הונג קונג). מחברים רוצים להודות Ju פנג דיוק ואוטומציה טכנולוגיה מוגבלת (שנג, סין) עבור ההנפקה שלהם מספר תרשימים המוצגים באיור 1.

מחברים גם רוצים להודות ש. ק. צ'אנג וג. לי על תרומתם לפיתוח מכונת ההעמסה של כוח המגע.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
4 hair brushescustomized
4 robot arms with one holdercustomized1000 mm length holder and 560 mm length robot arm
57 stepper motor57HS22-A
All purpose potting soilPlantmate, Hong Kong
Arabidopsis plant seedsArabidopsis Biological Resource Centers, Columbus, OHFor arabidopsis seed purchase
BIO-MIX potting substratumJiffy Products International BV, the Netherlands1000682050Two soils were mixed together to grow Arabidopsis. The ratio of All purpos potting soil and  BIO-MIX is 1:2
IL 1700 research radiometerInternational Light, Newburyport, MAThe light intensity of both full-wavelength and photosynthetic active radiation can be measured.
ImageJhttps://imagej.nih.gov/ij/download.htmlFree downloaded software
Ju Feng Precision and Automation Technology LimitedShenzhen, ChinaFor belt-driven linear actuators and other mechanical modules purchase
Junction plate of the slide blockTo fix the Y guide-rail module or Y auxiliary girder onto backs of slide blocks
Junction plate of the X axis modulecustomizedTo connect the X guide-rail module and X auxiliary girder
Slide block
WDT4045 X axis guide-rail module843 mm, customizedPre-installed with two slide blocks and one 57 stepper motor
WDT4045 Y axis guide-rail module1038 mm, customizedPre-installed with two slide blocks and one 57 stepper motor
X axis auxiliary girder843 mm, customizedPre-installed with two slide blocks
Y axis auxiliary girder1038 mm, customizedPre-installed with two slide blocks

References

  1. Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation with special reference to Bryonia dioica. Planta. 114, 143-157 (1973).
  2. Vandenbrink, J. P., Kiss, J. Z., Herranz, R., Medina, F. J. Light and gravity signals synergize in modulating plant development. Frontiers in Plant Science. 5, 563(2014).
  3. Hashiguchi, Y., Tasaka, M., Morita, M. T. Mechanism of higher plant gravity sensing. American Journal of Botany. 100, 91-100 (2013).
  4. Salisbury, F. B. The Flowering Process. , Macmillan. New York. (1963).
  5. Darwin, C. The Power of Movement in Plants. , Appleton. New York. (1881).
  6. Chehab, E. W., Eich, E., Braam, J. Thigmomorphogenesis: a complex plant response to mechano-stimulation. Journal of Experimental Botany. 60, 43-56 (2008).
  7. Telewski, F. W., Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: anatomical, morphological and mechanical analysis of genetically different sibs of Pinus taeda in response to mechanical perturbation. Physiologia Plantarum. 66, 219-226 (1986).
  8. Vogel, M. Automatic precision measurements of radial increment in a mature spruce stand and interpretation variants of short term changes in increment values. Allgemeine Forst-und Jagdzeitung. , Germany. (1994).
  9. Braam, J. In touch: plant responses to mechanical stimuli. New Phytologist. 165, 373-389 (2005).
  10. Jaffe, M. J., Leopold, A. C., Staples, R. C. Thigmo responses in plants and fungi. American Journal of Botany. 89, 375-382 (2002).
  11. Telewski, F. W. A unified hypothesis of mechanoperception in plants. American Journal of Botany. 93, 1466-1476 (2006).
  12. Gutiérrez, R. A., Ewing, R. M., Cherry, J. M., Green, P. J. Identification of unstable transcripts in Arabidopsis by cDNA microarray analysis: rapid decay is associated with a group of touch-and specific clock-controlled genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 11513-11518 (2002).
  13. Lee, D., Polisensky, D. H., Braam, J. Genome-wide identification of touch-and darkness-regulated Arabidopsis genes: a focus on calmodulin-like and XTH genes. New Phytologist. 165, 429-444 (2005).
  14. Wang, K., et al. Quantitative and functional posttranslational modification proteomics reveals that TREPH1 plays a role in plant touch-delayed bolting. Proceedings of the National Academy of Sciences United States of America. 115, 10265-10274 (2018).
  15. Hamilton, E. S., Schlegel, A. M., Haswell, E. S. United in diversity: mechanosensitive ion channels in plants. Annual Review of Plant Biology. 66, 113-137 (2015).
  16. Knight, M. R., Campbell, A. K., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium. Nature. 352, 524(1991).
  17. Toyota, M., Furuichi, T., Tatsumi, H., Sokabe, M. Cytoplasmic calcium increases in response to changes in the gravity vector in hypocotyls and petioles of Arabidopsis seedlings. Plant Physiology. 146, 505-514 (2008).
  18. Knight, M. R., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Wind-induced plant motion immediately increases cytosolic calcium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 4967-4971 (1992).
  19. Braam, J., Davis, R. W. Rain-, wind-, and touch-induced expression of calmodulin and calmodulin-related genes in Arabidopsis. Cell. 60, 357-364 (1990).
  20. Chehab, E. W., Yao, C., Henderson, Z., Kim, S., Braam, J. Arabidopsis touch-induced morphogenesis is jasmonate mediated and protects against pests. Current Biology. 22, 701-706 (2012).
  21. Telewski, F. W., Pruyn, M. L. Thigmomorphogenesis: a dose response to flexing in Ulmus americana seedlings. Tree Physiology. 18, 65-68 (1998).
  22. De Vylder, J., Vandenbussche, F. J., Hu, Y., Philips, W., Van Der Straeten, D. Rosette tracker: an open source image analysis tool for automatic quantification of genotype effects. Plant Physiology. , (2012).
  23. Clark, T., Bradburn, M., Love, S., Altman, D. Survival analysis part I: basic concepts and first analyses. British Journal of Cancer. 89, 232(2003).
  24. Bradburn, M. J., Clark, T. G., Love, S., Altman, D. Survival analysis part II: multivariate data analysis–an introduction to concepts and methods. British Journal of Cancer. 89, 431(2003).
  25. Jaffe, M., Forbes, S. Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants. Plant Growth Regulation. 12, 313-324 (1993).
  26. Kutschera, U., Niklas, K. J. Evolutionary plant physiology: Charles Darwin’s forgotten synthesis. Naturwissenschaften. 96, 1339(2009).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

150thigmomorphogenesisMKK1 MKK2

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved