We are grateful to B. Stevenson for technical assistance and Dr Marc R. Knight for providing Aequorin transgenic line. This work was funded by the National Institutes of Health Grant R01 GM059138.

.1 ההדמיה Aequorin מבוסס Ca 2 + שימוש במערכת FAS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן שתילי הדמיה הארה. לעקר זרעים של צמחי ארבידופסיס להביע Aequorin עם פתרון אקונומיקה 10% מכיל 0.01% Triton-100. לזרוע את הזרעים סטריליים על צלחת מרובעת (10 x 10 סנטימטר צלחת פטרי מרובע עם רשת,) המכילים במלוא הכוח MS (Murashige ותערובת Skoog סל מלח), סוכרוז 1%, ואגר 1.2%. צלחות מקום אנכי בתא צמיחה לאחר ריבוד על 4 מעלות צלזיוס למשך 2 ימים (איור 1 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את השתילים על גבי סרט. מניחים סרט דבק (איור 1) בחלק העליון של שתילים ישנים 7-10 יום גדלו על הצלחת. דחף בעדינות את הסרט ביד על מנת להבטיח ששתילים לדבוק בסרט (איור 1 ג). לקלף את הסרט בעדינות, כך שהשתילים יישארו דבקו בסרט (1D איור ו1E) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה השתילים עם cofactor. הנח אתשתילי dhered לצלחת המרובע (10 x 10 סנטימטר) המכילה 15 מ&quot;ל של 2 מיקרוגרם h-CTZ / מ&quot;ל ​​(coelenterazine) במים. דגירה השתילים בטמפרטורת חדר למשך 4 שעות ללילה (איור 1F). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתכונן להדמית הארה. קח את הסרט של פתרון h-CTZ ולחתוך אותו באמצע, ויצר שתי חתיכות. מניחים כל חתיכת סרט עם שתילים עם הפנים כלפי מעלה בשתי צלחות שונות. השאר את הצלחות בחושך במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש תמונות הארה. בחושך, מקם את שתי הצלחות לצד זה על הבמה של מערכת ההדמיה הארה (איור 1G). לרכוש תמונות מייד עם הוספת 20 מ&quot;ל של תמיסת גירויים לצלחות בו זמנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח תמונות הארה. בחר את אותו טווח תצוגה לכל תמונות הארה. לחתוך את האזור של העניין (ROI) וליצור תמונות כקבצים (איור 2 א) JPEG. לחלופין, לייצא את התמונות כקבצים בפורמט SPE ולייבא אותם לתוךתוכנת ניתוח תמונת ImageJ. מדידות קבועות לחישוב הערך האפור הממוצע של החזר על השקעה. בחר באותו הגודל של שטח החזר על ההשקעה ולמדוד את הנתונים אפורים ובהווה אומר כגרף עמודות (איור 2). </li></ol> .2 תא חי הדמיה Confocal Ca 2 + <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן שתילים להדמית confocal. לעקר זרעים של צמחי ארבידופסיס להביע case12 עם פתרון אקונומיקה 10% מכיל 0.01% טריטון. לזרוע את הזרעים סטריליים על צלחת המכילה מלחי כוח משרה מלא MS, סוכרוז 1%, ואגר 1.2%. צלחות מקום אנכי בתא צמיחה לאחר ריבוד על 4 מעלות צלזיוס למשך 2 ימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צ&#39;יימברס ההדמיה התקנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב חדר הדמיה באמצעות שקופיות וcoverslip (קאמרי). מניחים פיסת צמר גפן במים ספוגה על אמצע השקופית. לאחר מכן להעביר ישנים שתילי 5 יום אחד או שתיים מהצלחת על החלק העליון של צמר גפן ספוג מים. היצמד חתיכות קטנות של חימר לכל פינה של coverslip,coverslip מקום ד בחלק העליון של שתילים כדי ליצור פער (קאמרי) בין coverslip ושקופיות (איור 3 א, פנל משמאל). חבר קצה אחד של צינור פוליאתילן (0.58 מ&quot;מ קוטר) למזרק 1 מ&quot;ל ומניח את הקצה השני של צינור מייד בסמוך לתא. החזק את צינורות במקום עם קלטת (איור 3 א, פנל מימין). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב חדר הדמיה באמצעות תא פרספקס (הקאמרי B). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מורחים שכבה דקה של גריז סיליקון סביב שני צינורות פוליאתילן (קוטר 0.58 מ&quot;מ) ולחץ על הצינורות מצופים לערוצים בכל צד של חדר פרספקס (איור 3B עזב פנל). מורחים שכבה דקה של גריז סיליקון על פני השטח של התא המכיל את חריצי הצינור ולחץ coverslip לתוך הגריז לאטום צד אחד של פתיחת התא (לגזור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את השתיל בן חמישה ימים מהצלחת לתוך התא ולמקם את פיסת צמר גפן טבול במים בo העליונהf השתיל. מורחים גריז סיליקון על גבי המשטח האחר של החדר, ולחץ coverslip אחר על גבי לאטום. חבר את קצו של אחד מהצינורות למזרק 1 מ&quot;ל. השאר את קצה הצינורית האחר (פנל מימין איור 3 ב) פתוח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן חדר הדמיה באמצעות מכסה זכוכית chambered (הקאמרי C). לעקר את מכסה זכוכית chambered עם אתנול 70% ולהשאיר אותה על מכסה המנוע עד יבש. הוספת 0.6 מ&quot;ל או 0.2 מ&quot;ל של כוח מלא בינוני MS המכיל סוכרוז 1% וphytagel 0.5% לבאר כל תא 2 היטב או קאמרי 8 היטב (פנל מימין איור 3 ג), בהתאמה. לעקר זרעים ולזרוע את הזרעים ישירות בכיסוי זכוכית chambered המכילה שכבה דקה של ג&#39;ל ברור ולתת להם לגדול בצורה אנכית במשך 5 ימים (איור 3 ג). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש תמונות באמצעות מיקרוסקופ confocal. כדי להחיל גירויי מתח, כגון מלח, קר או מי חמצן, להזריק לאט על 200 μl של 150 mM NaCl, קרח colהמים ד או 1 מ&quot;מ H 2 O 2 פתרון לתוך התא (הקאמרי A או B) רק לפני רכישת תמונות, או בעדינות להוסיף 500 μl μl או 100 של פתרון גירוי ולשל תא 2 או 8 היטב, בהתאמה . צלם תמונות באופן מיידי לאחר יישום פתרון הגירוי באמצעות מיקרוסקופ confocal Nikon A1R הפוך לייזר סריקה עם עדשת 20X טבילה במים (צמצם מספרי 0.75). לאסוף סדרת זמן של תמונות ב 4 מרווחי שניות עם אורכי גל עירור ופליטה של ​​488 ננומטר ו500-550 ננומטר, בהתאמה, וברזולוצית פיקסל של 512 x 512. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח תמונה השימוש בNikon אלמנטים, ROIs נמשכו מסביב לכל תא (או אזור) של עניין. עוצמת סה&quot;כ בתוך כל החזר על השקעה נמדדה לאורך זמן באמצעות תיבת הדו שיח זמן המדידה (יכול לשמש ImageJ במקום). מדידות עוצמת סה&quot;כ יוצאו ומעובד בDataGraph. משרעת ספייק 2 + Ca הוגדר כעוצמת שיא מינוס עצמת מנוחה, משך כהזמן דואר בין ייזום והשלמת ספייק, ותקופה כפי שמרווח הזמן בין פסגות ספייק הסמוכות של שני קוצים. ט&#39;-test שימש להשוות את האמצעים. </li></ol>

<ol>
	<li>Kudla, J., Batistic, O., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+signals:+the+lead+currency+of+plant+information+processing.">Calcium signals: the lead currency of plant information processing.</a> Plant Cell. 22 (3), 541-563 (2010).</li><li>Pan, Z., Zhao, Y., Zheng, Y., Liu, J., Jiang, X., Guo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+method+for+screening+Arabidopsis+mutants+with+disordered+abiotic+stress-induced+calcium+signal.">A high-throughput method for screening Arabidopsis mutants with disordered abiotic stress-induced calcium signal.</a> J. Genet. Genomics. 39 (5), 225-235 (2012).</li><li>Ranf, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defense-related+calcium+signaling+mutants+uncovered+via+a+quantitative+high-throughput+screen+in+Arabidopsis+thaliana.">Defense-related calcium signaling mutants uncovered via a quantitative high-throughput screen in Arabidopsis thaliana.</a> Mol. Plant. 5 (1), 115-130 (2012).</li><li>Zhu, X., Feng, Y., Liang, G., Liu, N., Zhu, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aequorin-based+luminescence+imaging+reveals+stimulus-+and+tissue-specific+Ca2++dynamics+in+Arabidopsis+plants.">Aequorin-based luminescence imaging reveals stimulus- and tissue-specific Ca2+ dynamics in Arabidopsis plants.</a> Mol. Plant. 6 (2), 444-455 (2013).</li><li>Knight, M. R., Campbell, A. K., Smith, S. M., Trewavas, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transgenic+plant+aequorin+reports+the+effects+of+touch+and+cold-shock+and+elicitors+on+cytoplasmic+calcium.">Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium.</a> Nature. 352 (6335), 524-526 (1991).</li><li>Van der Luit, A. H., Olivari, C., Haley, A., Knight, M. R., Trewavas, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+calcium+signalling+pathways+regulate+calmodulin+gene+expression+in+tobacco.">Distinct calcium signalling pathways regulate calmodulin gene expression in tobacco.</a> Plant Physiol. 121 (3), 705-714 (1999).</li><li>Johnson, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+oscillations+of+cytosolic+and+chloroplastic+free+calcium+in+plants.">Circadian oscillations of cytosolic and chloroplastic free calcium in plants.</a> Science. 269 (5232), 489-503 (1995).</li><li>Knight, H., Trewavas, A. J., Knight, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cold+calcium+signaling+in+Arabidopsis+involves+two+cellular+pools+and+a+change+in+calcium+signature+after+acclimation.">Cold calcium signaling in Arabidopsis involves two cellular pools and a change in calcium signature after acclimation.</a> Plant Cell. 8 (3), 489-503 (1996).</li><li>Logan, D. C., Knight, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+and+cytosolic+calcium+dynamics+are+differentially+regulated+in+plants.">Mitochondrial and cytosolic calcium dynamics are differentially regulated in plants.</a> Plant Physiol. 133 (1), 21-24 (2003).</li><li>Mehlmer, N., Parvin, N., Hurst, C. H., Knight, M. R., Teige, M., Vothknecht, U. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+toolset+of+aequorin+expression+vectors+for+in+planta+studies+of+subcellular+calcium+concentrations+in+Arabidopsis+thaliana.">A toolset of aequorin expression vectors for in planta studies of subcellular calcium concentrations in Arabidopsis thaliana.</a> J. Exp. Bot. 63 (4), 1751-1761 (2012).</li><li>Kiegle, E., Moore, C. A., Haseloff, J., Tester, M. A., Knight, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-type-specific+calcium+responses+to+drought,+salt+and+cold+in+the+Arabidopsis+root.">Cell-type-specific calcium responses to drought, salt and cold in the Arabidopsis root.</a> Plant J. 23 (2), 267-278 (2000).</li><li>Palmer, A. E., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+calcium+signaling+using+genetically+targetable+fluorescent+indicators.">Measuring calcium signaling using genetically targetable fluorescent indicators.</a> Nat. Protoc. 1 (3), 1057-1065 (2006).</li><li>Souslova, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+fluorescent+protein-based+Ca2++sensors+with+increased+dynamic+range.">Single fluorescent protein-based Ca2+ sensors with increased dynamic range.</a> BMC. Biotechnol. 7, 37-46 (2007).</li><li>Tanaka, K., Swanson, S., Gilroy, S., Stacey, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+nucleotides+elicit+cytosolic+free+calcium+oscillations+in+Arabidopsis.">Extracellular nucleotides elicit cytosolic free calcium oscillations in Arabidopsis.</a> Plant Physiol. 154 (2), 705-719 (2010).</li><li>Iwano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fine-tuning+of+the+cytoplasmic+Ca2++concentration+is+essential+for+pollen+tube+growth.">Fine-tuning of the cytoplasmic Ca2+ concentration is essential for pollen tube growth.</a> Plant Physiol. 150 (3), 1322-1334 (2009).</li><li>Sieberer, B., Chabaud, M., Timmers, A., Monin, A., Fournier, J., Barker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+nuclear-targeted+Cameleon+demonstrates+intranuclear+Ca2++spiking+in+Medicago+truncatula+root+hairs+in+response+to+rhizobial+nodulation+factors.">A nuclear-targeted Cameleon demonstrates intranuclear Ca2+ spiking in Medicago truncatula root hairs in response to rhizobial nodulation factors.</a> Plant Physiol. 151 (3), 1197-1206 (2009).</li><li>Loro, G., Drago, I., Pozzan, T., Lo Schiavo, F., Zottini, M., Costa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+of+Cameleons+to+different+subcellular+compartments+reveals+a+strict+cytoplasmic/mitochondrial+Ca2++handling+relationship+in+plant+cells.">Targeting of Cameleons to different subcellular compartments reveals a strict cytoplasmic/mitochondrial Ca2+ handling relationship in plant cells.</a> Plant J. 71 (1), 1-13 (2012).</li><li>Krebs, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FRET-based+genetically+encoded+sensors+allow+high-resolution+live+cell+imaging+of+Ca2++dynamics.">FRET-based genetically encoded sensors allow high-resolution live cell imaging of Ca2+ dynamics.</a> Plant J. 69 (1), 181-192 (2012).</li><li>Bonza, M. C., Loro, G., Behera, S., Wong, A., Kudla, J., Costa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyses+of+Ca2++accumulation+and+dynamics+in+the+endoplasmic+reticulum+of+Arabidopsis+root+cells+using+a+genetically+encoded+Cameleon+sensor.">Analyses of Ca2+ accumulation and dynamics in the endoplasmic reticulum of Arabidopsis root cells using a genetically encoded Cameleon sensor.</a> Plant Physiol. 163 (3), 1230-1241 (2013).</li><li>Costa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=H2O2+in+plant+peroxisomes:+An+in+vivo+analysis+uncovers+a+Ca2++dependent+scavenging+system.">H2O2 in plant peroxisomes: An in vivo analysis uncovers a Ca2+ dependent scavenging system.</a> Plant J. 62 (5), 760-772 (2010).</li><li>Zhu, X., Caplan, J., Mamillapalli, P., Czymmek, K., Dinesh-Kumar, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Function+of+endoplasmic+reticulum+calcium+ATPase+in+innate+immunity-mediated+programmed+cell+death.">Function of endoplasmic reticulum calcium ATPase in innate immunity-mediated programmed cell death.</a> EMBO J. 29 (5), 1007-1018 (2010).</li><li>Roszik, J., Lisboa, D., Sz&#246;llosi, J., Vereb, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+intensity-based+ratiometric+FRET+in+image+cytometry--approaches+and+a+software+solution.">Evaluation of intensity-based ratiometric FRET in image cytometry--approaches and a software solution.</a> Cytometry A. 75 (9), 761-767 (2009).</li><li>Kotlikoff, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetically+encoded+Ca2++indicators:+using+genetics+and+molecular+design+to+understand+complex+physiology.">Genetically encoded Ca2+ indicators: using genetics and molecular design to understand complex physiology.</a> J. Physiol. 578 (Pt 1), 55-67 (2007).</li><li>Tian, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+neural+activity+in+worms,+flies+and+mice+with+improved+GCaMP+calcium+indicators.">Imaging neural activity in worms, flies and mice with improved GCaMP calcium indicators.</a> Nat methods. 6 (12), 875-881 (2009).</li><li>Akerboom, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+a+GCaMP+calcium+indicator+for+neural+activity+imaging.">Optimization of a GCaMP calcium indicator for neural activity imaging.</a> J Neurosci. 32 (40), 13819-13840 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

אנחנו הוכחנו מערכת FAS להקלטת Ca 2 + תגובת מרחב וזמן של שתילי ארבידופסיס. מערכת הקלטה זו FAS Ca 2 + מספקת גישה פשוטה, רגישה וחזקה שיכול להיות מותאמת למדידת Ca 2 + דינמיקה מופעלת על ידי גירויים שונים, בנוסף לגירויים אביוטי המתח שמוצגים כאן. באמצעות מערכת זו, אנו ...

תא הצמח מגיב לסביבה באמצעות איתות שהוא מתאם את פעולות תא. תא מוקדם איתות אירוע בתגובה לגירויים סביבתיים הוא עליית Ca 2 + ארעית. הדפוס, או החתימה של עלייה זמנית בריכוז Ca 2 + חינם מאופיין במשרעת, התדירות, ומשך הזמן שלה. חתימות 2 + Ca מרחב ובזמן שונים מסדירות את הפעילות סלולרית שונה 1. גירויים ספציפיים, כגון חום, קור, מלח, הבצורת, אור, או הורמונים צמחיים, עשויים לכוונן את פעילות מרחב ובזמן של ערוצים מקומי קרום Ca 2 + ו / או מובילים, וכתוצאה מכך Ca 2 + חתימות ספציפיות. למרות Ca 2 + מובילים כבר מאופיינים היטב, מעט מאוד ידוע על הזהות המולקולרית ופונקציות של ערוצי 2 + Ca בצמחי 1. מסכי גנטיים למוטציות בתגובה שינתה Ca 2 + להדגיש גירויים עשויים להיות appr יעילאוח לזיהוי הרכיבים שמרכיבים את חתימות Ca 2 +. מערכות גילוי Ca 2 + לאחרונה מבוססים כמה Aequorin פותחו המאפשרות מסכי גנטיים לCa 2 + איתות רכיבים בתגובה להתקפת הפתוגן ואביוטי מתח 2-4. Aequorin שימש לראשונה כדי לזהות Ca 2 + אותות בצמחים בתחילת 1990 5. מאז, Aequorin כבר ממוקד לתאים סלולריים שונים, כגון ציטופלסמה 5, גרעין 6, כלורופלסטים 7, tonoplast 8, מיטוכונדריה 9, וסטרומה 10, כמו גם לסוגים שונים של תאים בשורש כדי לפקח על תא ספציפי Ca 2 + אותות 11. מדידות Ca 2 + מבוסס Aequorin לחשוף את Ca 2 + תגובת מרחב ובזמן של אוכלוסייה של תאים להדגיש גירויים. עם זאת, ברוב המקרים, תגובות Ca 2 + של תאים בודדים הן unsynchronized ברקמות להגיב 4. לכן, הקלטת 2 + Aequorin Ca לא בהכרח לדווח אות Ca 2 + בתאים בודדים. בשנים האחרונות, חלבון פלואורסצנטי מקודד גנטי (FP) המבוסס Ca 2 + אינדיקטורים, כגון Cameleon הצהוב (YCS) 12 ו13 CASEs12 היה בשימוש ללמוד Ca 2 + איתות עם רזולוציה subcellular גבוהה. YCS הוא העברת אנרגיית תהודת הקרינה (סריג) המבוסס Ca 2 + אינדיקטורים, המכילה CFP ו YFP ריאנטים מקושר על ידי Ca 2 + -binding calmodulin החלבון ופפטיד מחייב calmodulin M13. Calmodulin עובר שינוי קונפורמציה כפי שהוא נקשר לCa 2 +, ובכך מביא CFP ו YFP ביחד קרוב, וכתוצאה מכך העברת אנרגיה מוגברת (סריג משופר). רמת סריג לאורך זמן, מחושבת בערך כמו היחס של YFP לעוצמות אות CFP, משקפת תאיים Ca 2 + דינמיקה. כמה גרסאות י&quot;ס היו בשימוש בצמחים. YC3.6 היה targeted לcytosol 14,15, גרעין 16, מיטוכונדריה 17, וקרום פלזמה 18, וYC4.6 וD4ER היו ממוקד לחדר המיון 15,19, וD3cpv היה ממוקד peroxisomes 20. צמחים מהונדסים מבטא YCS לאפשר ההדמיה לחיות התאים של Ca 2 + דינמיקה בתוך תאים סלולריים שונים של סוגי תאים שונים. מקרים (כנראה Ca lcium se nsor) הם חלבונים יחידים מעגלי permuted ניאון (cpFPs) מחסה calmodulin ופפטיד מחייב calmodulin M13. על הכריכה לCa 2 +, מקרים עוברים שינויי קונפורמציה, שהובילו לגידול של עוצמת הקרינה. המתאם בין תגובת הקרינה של CASE וריכוז Ca 2 + 2 + מאפשר דינמיקה תאית Ca להימדד כמותית. גרסת Case12 יש לקפל 12 עלתה הקרינה בCa 2 + צורות -saturated. נ צמחי benthiminana זמני exprEssing Case12 או צמחי ארבידופסיס ביציבות להביע 12 מקרה שמשו ללמוד איתות Ca 2 + במתח הבטחוני ואביוטי 4,21. 2 + תנודות Ca מרחב ובזמן אסינכרוני בתאים מגיבים להתקפת הפתוגן, או ללחץ התייבשות נחשפו עם ההדמיה Ca 2 + מבוסס Case12. כאן, אנו מציגים הוראות מפורטות להדמית Aequorin מבוססת הארה של ברקמה וגירויים ספציפית Ca 2 + דינמיקה בשתילי ארבידופסיס, והדמית confocal של cytosolic וCa הגרעיני 2 + דינמיקה בתאי שורש ארבידופסיס המבטאות מקרה 12. הדמיה הארה של FAS יכול להיות מותאם כדי לנתח דינמיקת Ca 2 + מתח מושרה בצמחים או ברקמות אינן מתוארות כאן בשלמותה, או כדי לסנן אוכלוסיות צמח ארבידופסיס mutagenized למוטציות עם לחץ שינה המושרה Ca 2 + אותות. התקנת ההדמיה התא החי Ca 2 + יכולה להיות מותאמת כדי לנתח Ca2 + דינמיקה בתוך תאי subcelluar שונים או בתאים מסוגים שונים באמצעות Ca 2 + אינדיקטורים אחרים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="887">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:172px;">Company</td>
			<td style="width:175px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:184px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">10X10 cm square petri dish&#160;</td>
			<td>VWR</td>
			<td style="width:175px;">60872-310</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">adhesive film&#160;</td>
			<td style="width:172px;">VWR</td>
			<td>60941-062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">polyethylene tubing</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td style="width:175px;">9908265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1 mL syringe&#160;</td>
			<td style="width:172px;">VWR</td>
			<td style="width:175px;">53548-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">silicone grease&#160;</td>
			<td style="width:172px;">Beckman</td>
			<td style="width:175px;">335148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-well chambered cover glass&#160;</td>
			<td>Nalge Nunc international</td>
			<td>155379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">8-well chambered cover glass</td>
			<td>Nalge Nunc international</td>
			<td>155409</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">luminescence imaging system&#160;</td>
			<td>Princeton Instruments</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">inverted confocal laser-scanning microscope&#160;</td>
			<td>Nikon Instruments Inc.</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td style="width:184px;">Nikon A1R&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">Imaging software</td>
			<td>Nikon Instruments Inc.</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td>Nikon Elements&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">ImageJ</td>
			<td style="width:172px;">NIH</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td>Public domain, Java-based image processing program</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DataGraph</td>
			<td>Visual Data Tools Inc</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td>DataGraph 3.1.1 is the newest version</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">coelenterazine</td>
			<td>NanoLight Technolgies</td>
			<td style="width:175px;">#301B NF-BCTZ-FB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">All purpose Bleach</td>
			<td style="width:172px;">Any local store</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">Triton X-100</td>
			<td style="width:172px;">Fisher</td>
			<td style="width:175px;">BP151500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">MS salt</td>
			<td style="width:172px;">Phytotechnology Labs</td>
			<td style="width:175px;">M524-50L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">sucrose</td>
			<td style="width:172px;">VWR</td>
			<td style="width:175px;">BDH8029-12KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">Agar</td>
			<td style="width:172px;">Sigma</td>
			<td style="width:175px;">A1296-5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:356px;">Phytagel</td>
			<td style="width:172px;">Sigma</td>
			<td style="width:175px;">P8169-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring spatial and temporal ca2+ signals in arabidopsis plants

רמזים התפתחותית וסביבתיים לגרום Ca 2 + תנודות בתאי צמח. Ca 2 + דפוסי מרחב וזמן גירוי ספציפי חשו על ידי חלבוני Ca 2 + מחייב סלולריים שליזום Ca 2 + מפלי איתות. עם זאת, אנחנו עדיין יודעים מעט על איך גירוי האותות 2 + Ca הספציפי נוצרים. הספציפיות של אות Ca 2 + ניתן לייחס לרגולציה המתוחכמת של הפעילויות של הערוצים ו / או מובילי Ca 2 + בתגובה לגירוי נתון. לזהות מרכיבים תאיים אלה ולהבין את תפקידם, זה קריטי לשימוש במערכות המאפשרות הקלטה רגישה וחזקה של אותות 2 + Ca בשתי הרקמות ורמות תאיות. Ca 2 + אינדיקטורים מקודד גנטי שממוקדות לתאים סלולריים שונים סיפקו פלטפורמה להדמית confocal תא חי של Ca 2 + אותות סלולריים. כאן אנו מתארים הוראהים לשימושם של שני Ca 2 + מערכות גילוי: aequorin FAS (שתילי דבק סרט) הדמיה הארה Ca 2 + וcase12 הקרינה confocal תא חי המבוססת הדמיה Ca 2 + מבוסס. הדמיה הארה באמצעות מערכת FAS מספקת זיהוי פשוט, חזק ורגיש של 2 + אותות מרחב ובזמן Ca ברמת הרקמה, תוך הדמיה confocal תא חי באמצעות Case12 מספקת זיהוי בו זמני של cytosolic ו2 + אותות Ca גרעיניים ברזולוציה גבוהה.

מניטול, NaCl וH 2 O 2 שמשו כשליחים לגירויי התייבשות, מלח וסטרס חמצונים, בהתאמה. כדי לבדוק אם יון המתכת הכבד Cu 2 + synergizes עם כל אחד משלושת גירויי מתח אלה, השווינו את תגובת Ca 2 + לכל גירויים בנוכחותו או היעדריו של Cu 2 +. כפי שניתן לראות באיור 2, ...

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants at JoVE.com

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

איתות 2 + Ca מסדירה תהליכים ביולוגיים מגוונים בצמחים. כאן אנו מציגים גישות לניטור לחץ אביוטי המושרה Ca מרחב ובזמן 2 + אותות בתאי ארבידופסיס ורקמות באמצעות Ca 2 + אינדיקטורים מקודד גנטי Aequorin או Case12.

מדידת מרחב ובזמן Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; אותות בצמחים ארבידופסיס

Developmental and environmental cues induce Ca2+ fluctuations in plant cells. Stimulus-specific spatial-temporal Ca2+ patterns are sensed by cellular Ca2+ ...

measuring-spatial-and-temporal-ca2-signals-in-arabidopsis-plants

Research

JoVE Journal

Biology

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

12.0K Views.  Purdue University.  איתות 2 + Ca מסדירה תהליכים ביולוגיים מגוונים בצמחים. כאן אנו מציגים גישות לניטור לחץ אביוטי המושרה Ca מרחב ובזמן 2 + אותות בתאי ארבידופסיס ורקמות באמצעות Ca 2 + אינדיקטורים מקודד גנטי Aequorin או Case12. 

Video: Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises

This is a demonstration of how electrical models can be used to characterize biological membranes. This exercise also introduces biophysical terminology used in electrophysiology. The same equipment is used in the membrane model as on live preparations. Some properties of an isolated nerve cord are investigated: nerve action potentials, recruitment of neurons, and responsiveness of the nerve cord to environmental factors.

This is a demonstration of how biological membranes can be understood using electrical models. We also demonstrate procedures for recording action potentials from the ventral nerve cord of the crayfish for student orientated laboratories.

דוגמנות ממברנות ביולוגיות עם מעגלים מדידת אותות חשמליים בתוך האקסונים: מעבדה תרגילים סטודנטים

This is a demonstration of how electrical models can be used to characterize biological membranes. This exercise also introduces biophysical terminology ...

Ice-Cap: A Method for Growing Arabidopsis and Tomato Plants in 96-well Plates for High-Throughput Genotyping

It is becoming common for plant scientists to develop projects that require the genotyping of large numbers of plants. The first step in any genotyping project is to collect a tissue sample from each individual plant. The traditional approach to this task is to sample plants one-at-a-time. If one wishes to genotype hundreds or thousands of individuals, however, using this strategy results in a significant bottleneck in the genotyping pipeline. The Ice-Cap method that we describe here provides a high-throughput solution to this challenge by allowing one scientist to collect tissue from several thousand seedlings in a single day 1,2. This level of throughput is made possible by the fact that tissue is harvested from plants 96-at-a-time, rather than one-at-a-time.
The Ice-Cap method provides an integrated platform for performing seedling growth, tissue harvest, and DNA extraction. The basis for Ice-Cap is the growth of seedlings in a stacked pair of 96-well plates. The wells of the upper plate contain plugs of agar growth media on which individual seedlings germinate. The roots grow down through the agar media, exit the upper plate through a hole, and pass into a lower plate containing water. To harvest tissue for DNA extraction, the water in the lower plate containing root tissue is rapidly frozen while the seedlings in the upper plate remain at room temperature. The upper plate is then peeled away from the lower plate, yielding one plate with 96 root tissue samples frozen in ice and one plate with 96 viable seedlings. The technique is named "Ice-Cap" because it uses ice to capture the root tissue. The 96-well plate containing the seedlings can then wrapped in foil and transferred to low temperature. This process suspends further growth of the seedlings, but does not affect their viability. Once genotype analysis has been completed, seedlings with the desired genotype can be transferred from the 96-well plate to soil for further propagation. We have demonstrated the utility of the Ice-Cap method using Arabidopsis thaliana, tomato, and rice seedlings. We expect that the method should also be applicable to other species of plants with seeds small enough to fit into the wells of 96-well plates.

Ice-Cap: A Method for Growing Arabidopsis and Tomato Plants in 96-well Plates for High-Throughput Genotyping

The Ice-Cap method allows one to grow plants in 96-well plates and non-destructively harvest root tissue from each seedling. DNA extracted from this root tissue can be used for genotyping reactions. We have found that Ice-Cap works well for Arabidopsis thaliana, tomato, and rice seedlings.

Ice יתר: שיטה גידול ארבידופסיס צמחים עגבניות ב 96-פלטות היטב genotyping תפוקה גבוהה

It is becoming common for plant scientists to develop projects that require the genotyping of large numbers of plants. The first step in any genotyping ...

Measuring Intracellular Ca2+ Changes in Human Sperm using Four Techniques: Conventional Fluorometry, Stopped Flow Fluorometry, Flow Cytometry and Single Cell Imaging

Spermatozoa are male reproductive cells especially designed to reach, recognize and fuse with the egg. To perform these tasks, sperm cells must be prepared to face a constantly changing environment and to overcome several physical barriers. Being in essence transcriptionally and translationally silent, these motile cells rely profoundly on diverse signaling mechanisms to orient themselves and swim in a directed fashion, and to contend with challenging environmental conditions during their journey to find the egg. In particular, Ca2+-mediated signaling is pivotal for several sperm functions: activation of motility, capacitation (a complex process that prepares sperm for the acrosome reaction) and the acrosome reaction (an exocytotic event that allows sperm-egg fusion). The use of fluorescent dyes to track intracellular fluctuations of this ion is of remarkable importance due to their ease of application, sensitivity, and versatility of detection. Using one single dye-loading protocol we utilize four different fluorometric techniques to monitor sperm Ca2+ dynamics. Each technique provides distinct information that enables spatial and/or temporal resolution, generating data both at single cell and cell population levels.

Measuring Intracellular Ca2+ Changes in Human Sperm using Four Techniques: Conventional Fluorometry, Stopped Flow Fluorometry, Flow Cytometry and Single Cell Imaging

Intracellular Ca2+ dynamics are very important in sperm physiology and Ca2+-sensitive fluorescent dyes constitute a versatile tool to study them. Population experiments (fluorometry and stopped flow fluorometry) and single cell experiments (flow cytometry and single cell imaging) are used to track spatio-temporal [Ca2+] changes in human sperm cells.

מדידת תאיים Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; שינויים בזרע אנושי באמצעות ארבע טכניקות: fluorometry הקונבנציונלי, הפסיק fluorometry זרימה, cytometry זרימה והדמיה תא יחיד

Spermatozoa  are male reproductive cells especially designed to reach, recognize and fuse  with the egg. To perform these tasks, sperm cells must be ...

Automated Analysis of Dynamic Ca2+ Signals in Image Sequences

Intracellular Ca2+ signals are commonly studied with fluorescent Ca2+ indicator dyes and microscopy techniques. However, quantitative analysis of Ca2+ imaging data is time consuming and subject to bias. Automated signal analysis algorithms based on region of interest (ROI) detection have been implemented for one-dimensional line scan measurements, but there is no current algorithm which integrates optimized identification and analysis of ROIs in two-dimensional image sequences. Here an algorithm for rapid acquisition and analysis of ROIs in image sequences is described. It utilizes ellipses fit to noise filtered signals in order to determine optimal ROI placement, and computes Ca2+ signal parameters of amplitude, duration and spatial spread. This algorithm was implemented as a freely available plugin for ImageJ (NIH) software. Together with analysis scripts written for the open source statistical processing software R, this approach provides a high-capacity pipeline for performing quick statistical analysis of experimental output. The authors suggest that use of this analysis protocol will lead to a more complete and unbiased characterization of physiologic Ca2+ signaling.

Automated Analysis of Dynamic Ca2+ Signals in Image Sequences

Here a novel region of interest analysis protocol based on sorting best-fit ellipses assigned to regions of positive signal within two-dimensional time lapse image sequences is demonstrated. This algorithm may enable investigators to comprehensively analyze physiological Ca2+ signals with minimal user input and bias.

ניתוח האוטומטי של דינמי Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; אותות ברצפי תמונות

Intracellular Ca2+ signals are commonly studied with fluorescent Ca2+ indicator dyes and microscopy techniques. However, quantitative analysis of Ca2+ ...

Imaging Local Ca2+ Signals in Cultured Mammalian Cells

Cytosolic Ca2+ ions regulate numerous aspects of cellular activity in almost all cell types, controlling processes as wide-ranging as gene transcription, electrical excitability and cell proliferation. The diversity and specificity of Ca2+ signaling derives from mechanisms by which Ca2+ signals are generated to act over different time and spatial scales, ranging from cell-wide oscillations and waves occurring over the periods of minutes to local transient Ca2+ microdomains (Ca2+ puffs) lasting milliseconds. Recent advances in electron multiplied CCD (EMCCD) cameras now allow for imaging of local Ca2+ signals with a 128 x 128 pixel spatial resolution at rates of &#62;500 frames sec-1 (fps). This approach is highly parallel and enables the simultaneous monitoring of hundreds of channels or puff sites in a single experiment. However, the vast amounts of data generated (ca. 1 Gb per min) render visual identification and analysis of local Ca2+ events impracticable. Here we describe and demonstrate the procedures for the acquisition, detection, and analysis of local IP3-mediated Ca2+ signals in intact mammalian cells loaded with Ca2+ indicators using both wide-field epi-fluorescence (WF) and total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. Furthermore, we describe an algorithm developed within the open-source software environment Python that automates the identification and analysis of these local Ca2+ signals. The algorithm localizes sites of Ca2+ release with sub-pixel resolution; allows user review of data; and outputs time sequences of fluorescence ratio signals together with amplitude and kinetic data in an Excel-compatible table.

Imaging Local Ca2+ Signals in Cultured Mammalian Cells

Here we present techniques for imaging local IP3-mediated Ca2+ events using fluorescence microscopy in intact mammalian cells loaded with Ca2+ indicators together with an algorithm that automates identification and analysis of these events.

ההדמיה המקומית Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; אותות בתאי יונקים בתרבית

Cytosolic Ca2+ ions regulate numerous aspects of cellular activity in almost all cell types, controlling processes as wide-ranging as gene transcription, ...

Real-time In Vivo Recording of Arabidopsis Calcium Signals During Insect Feeding Using a Fluorescent Biosensor

Calcium ions are predicted to be key signaling entities during biotic interactions, with calcium signaling forming an established part of the plant defense response to microbial elicitors and to wounding caused by chewing insects, eliciting systemic calcium signals in plants. However, the role of calcium in vivo during biotic stress is still unclear. This protocol describes the use of a genetically-encoded calcium sensor to detect calcium signals in plants during feeding by a hemipteran pest. Hemipterans such as aphids pierce a small number of cells with specialized, elongated sucking mouthparts, making them the ideal tool to study calcium dynamics when a plant is faced with a biotic stress, which is distinct from a wounding response. In addition, fluorescent biosensors are revolutionizing the measurement of signaling molecules in vivo in both animals and plants. Expressing a GFP-based calcium biosensor, GCaMP3, in the model plant Arabidopsis thaliana allows for the real-time imaging of plant calcium dynamics during insect feeding, with a high spatial and temporal resolution. A repeatable and robust assay has been developed using the fluorescence microscopy of detached GCaMP3 leaves, allowing for the continuous measurement of cytosolic calcium dynamics before, during, and after insect feeding. This reveals a highly-localized rapid calcium elevation around the aphid feeding site that occurs within a few minutes. The protocol can be adapted to other biotic stresses, such as additional insect species, while the use of Arabidopsis thaliana allows for the rapid generation of mutants to facilitate the molecular analysis of the phenomenon.

Real-time In Vivo Recording of Arabidopsis Calcium Signals During Insect Feeding Using a Fluorescent Biosensor

This protocol outlines a simple method for analyzing calcium signals in plants generated by feeding hemipteran insects, such as aphids. Arabidopsis thaliana transformed with the GFP calcium biosensor GCaMP3 allow for the real-time in vivo imaging of calcium dynamics with a high temporal and spatial resolution.

בזמן אמת In Vivo הקלטה של תודרנית סידן אותות שהאכילה חרקים באמצעות ביוסנסור פלורסנט

Calcium ions are predicted to be key signaling entities during biotic interactions, with calcium signaling forming an established part of the plant ...

Applications of Spatio-temporal Mapping and Particle Analysis Techniques to Quantify Intracellular Ca2+ Signaling In Situ

Ca2+ imaging of isolated cells or specific types of cells within intact tissues often reveals complex patterns of Ca2+ signaling. This activity requires careful and in-depth analyses and quantification to capture as much information about the underlying events as possible. Spatial, temporal and intensity parameters intrinsic to Ca2+ signals such as frequency, duration, propagation, velocity and amplitude may provide some biological information required for intracellular signalling. High-resolution Ca2+ imaging typically results in the acquisition of large data files that are time consuming to process in terms of translating the imaging information into quantifiable data, and this process can be susceptible to human error and bias. Analysis of Ca2+ signals from cells in situ typically relies on simple intensity measurements from arbitrarily selected regions of interest (ROI) within a field of view (FOV). This approach ignores much of the important signaling information contained in the FOV. Thus, in order to maximize recovery of information from such high-resolution recordings obtained with Ca2+dyes or optogenetic Ca2+ imaging, appropriate spatial and temporal analysis of the Ca2+ signals is required. The protocols outlined in this paper will describe how a high volume of data can be obtained from Ca2+ imaging recordings to facilitate more complete analysis and quantification of Ca2+ signals recorded from cells using a combination of spatiotemporal map (STM)-based analysis and particle-based analysis. The protocols also describe how different patterns of Ca2+ signaling observed in different cell populations in situ can be analyzed appropriately. For illustration, the method will examine Ca2+ signaling in a specialized population of cells in the small intestine, interstitial cells of Cajal (ICC), using GECIs.

Applications of Spatio-temporal Mapping and Particle Analysis Techniques to Quantify Intracellular Ca2+ Signaling In Situ

Genetically encoded Ca2+ indicators (GECIs) have radically changed how in situ Ca2+ imaging is performed. To maximize data recovery from such recordings, appropriate analysis of Ca2+ signals is required. The protocols in this paper facilitate the quantification of Ca2+ signals recorded in situ using spatiotemporal mapping and particle-based analysis.

יישומים של מיפוי-עתיים, טכניקות ניתוח חלקיקים לכמת Ca תאיים2 + איתות בחיי עיר

Ca2+ imaging of isolated cells or specific types of cells within intact tissues often reveals complex patterns of Ca2+ signaling. This activity requires ...

Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing for Spatial and Temporal Tissue-Specific Gene Expression Analysis in Plants

The development of a complex multicellular organism is governed by distinct cell types that have different transcriptional profiles. To identify transcriptional regulatory networks that govern developmental processes it is necessary to measure the spatial and temporal gene expression profiles of these individual cell types. Therefore, insight into the spatio-temporal control of gene expression is essential to gain understanding of how biological and developmental processes are regulated. Here, we describe a laser-capture microdissection (LCM) method to isolate small number of cells from three barley embryo organs over a time-course during germination followed by transcript profiling. The method consists of tissue fixation, tissue processing, paraffin embedding, sectioning, LCM and RNA extraction followed by real-time PCR or RNA-seq. This method has enabled us to obtain spatial and temporal profiles of seed organ transcriptomes from varying numbers of cells (tens to hundreds), providing much greater tissue-specificity than typical bulk-tissue analyses. From these data we were able to define and compare transcriptional regulatory networks as well as predict candidate regulatory transcription factors for individual tissues. The method should be applicable to other plant tissues with minimal optimization.

Presented here is a protocol for laser-capture microdissection (LCM) of plant tissues. LCM is a microscopic technique for isolating areas of tissue in a contamination-free manner. The procedure includes tissue fixation, paraffin embedding, sectioning, LCM and RNA extraction. RNA is used in the downstream tissue-specific, temporally resolved analysis of transcriptomes.

לכידת לייזר מיקרודיסציה RNA-רצף לניתוח ביטוי גנים ספציפי רקמה מרחבית וזמנית בצמחים

The development of a complex multicellular organism is governed by distinct cell types that have different transcriptional profiles. To identify ...

Wide-Field, Real-Time Imaging of Local and Systemic Wound Signals in Arabidopsis

Plants respond to mechanical stresses such as wounding and herbivory by inducing defense responses both in the damaged and in the distal undamaged parts. Upon wounding of a leaf, an increase in cytosolic calcium ion concentration (Ca2+ signal) occurs at the wound site. This signal is rapidly transmitted to undamaged leaves, where defense responses are activated. Our recent research revealed that glutamate leaking from the wounded cells of the leaf into the apoplast around them serves as a wound signal. This glutamate activates glutamate receptor-like Ca2+ permeable channels, which then leads to long-distance Ca2+ signal propagation throughout the plant. The spatial and temporal characteristics of these events can be captured with real-time imaging of living plants expressing genetically encoded fluorescent biosensors. Here we introduce a plant-wide, real-time imaging method to monitor the dynamics of both the Ca2+ signals and changes in apoplastic glutamate that occur in response to wounding. This approach uses a wide-field fluorescence microscope and transgenic Arabidopsis plants expressing Green Fluorescent Protein (GFP)-based Ca2+ and glutamate biosensors. In addition, we present methodology to easily elicit wound-induced, glutamate-triggered rapid and long-distance Ca2+ signal propagation. This protocol can also be applied to studies on other plant stresses to help investigate how plant systemic signaling might be involved in their signaling and response networks.

Wide-Field, Real-Time Imaging of Local and Systemic Wound Signals in Arabidopsis

Extracellular glutamate-triggered systemic calcium signaling is critical for the induction of plant defense responses to mechanical wounding and herbivore attack in plants. This article describes a method to visualize the spatial and temporal dynamics of both these factors using Arabidopsis thaliana plants expressing calcium- and glutamate-sensitive fluorescent biosensors.

שדה רחב, הדמיה בזמן אמת של אותות פצע מקומיים ומערכתיים ב Arabidopsis

Plants respond to mechanical stresses such as wounding and herbivory by inducing defense responses both in the damaged and in the distal undamaged parts. ...

An Easy and Flexible Inoculation Method for Accurately Assessing Powdery Mildew-Infection Phenotypes of Arabidopsis and Other Plants

Reducing crop losses due to fungal diseases requires improved understanding of the mechanisms governing plant immunity and fungal pathogenesis, which in turn requires accurate determination of disease phenotypes of plants upon infection with a particular fungal pathogen. However, accurate disease phenotyping with unculturable biotrophic fungal pathogens such as powdery mildew is not easy to achieve and can be a rate-limiting step of a research project. Here, we have developed a safe, efficient, and easy-to-operate disease phenotyping system using the Arabidopsis-powdery mildew interaction as an example. This system mainly consists of three components: (i) a wooden inoculation box fitted with a removable lid mounted with a stainless steel or nylon mesh of ~50 &#181;m pores for inoculating a flat of plants with fungal spores, (ii) a transparent plastic chamber with a small front opening for minimizing spore escape while conducting inoculation inside, and (iii) a spore-dislodging and distribution method for even and effective inoculation. The protocols described here include the steps and parameters for making the inoculation box and the plastic chamber at a low cost, and a video demonstration of how to use the system to enable even inoculation with powdery mildew spores, thereby improving accuracy and reproducibility of disease phenotyping.

We present a protocol for constructing a simple spore-distribution system consisting of an inoculation box with a ~50 &#181;m mesh and a transparent plastic chamber. This can be used to evenly inoculate plants with powdery mildew spores, thereby enabling accurate and reproducible assessment of disease phenotypes of plants under study.

שיטת חיסון קלה וגמישה להערכה מדויקת של פנוטיפים של זיהום טחב אבקתי של ערבידופסיס וצמחים אחרים

Reducing crop losses due to fungal diseases requires improved understanding of the mechanisms governing plant immunity and fungal pathogenesis, which in ...