This work was supported by a grant to MEM from the Dept. of Life Sciences and Systems Biology of the University of Turin, Italy. The authors thank G. Gnavi for technical assistance during some experiments. CTR is funded by the Wellcome Trust and the Royal Society (Grant Number 098436/Z/12/Z).

1. הגדרה של סלילי Triaxial הערה: איור 1 מציג את סלילי triaxial משמשים כדי להפוך את GMF. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מגנטומטר שלושת הצירים, בדיקה שהוכנס לסלילי triaxial. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המחשב ולהפעיל את תוכנת מגנטומטר המאפשרת הנתונים שייגבו ממגנטומטר שלושה צירים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בערכי הרכיב שדווחו על ידי מגנטומטר כדי לחשב את הגודל של GMF. לדוגמא, עם ערכי מגנטומטר: Bx = 6.39 μT, על ידי = 36.08 μT, BZ = 20.40 μT לחשב עוצמת שדה של 41.94 μT באמצעות המשוואה הבאה: B = B + B GMF נוסף, שבו = (BX 2 + B נוסף על ידי 2 + BZ 2) ½ (כלומר, 41.9 μT בדוגמא.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל שלושה ספקי כוח DC (טווח כפול: 0-8V / 5 א ו0-20V / 2.5A, 50W) כל אחד מחובר לשלוש couples של סלילי הלמהולץ ומחובר למחשב באמצעות חיבור GPIB (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתחי סט של ספקי הכח ליצירת השדה מגנטי הרצוי עם וקטור שדה מגנטי הפוך. לדוגמא, עם B GMF כמו בשלב 1.3 ועם גודל הסליל של המכשור המתואר כאן, להגדיר את המתח לV x = 0.00 V, y V = 30.52 V, Z V = 0.00 V כדי ליצור תוצאה חדשה B = סלילי triaxial B + B = GMF (6.38, -36.08, 20.39) μT. כלומר, שדה חדש עם אותו הגודל כמו B GMF אבל מצביע לכיוון אחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא תחום החדש עם תוכנת מגנטומטר באמצעות ההליך מתואר ב1.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף צמחים לשני נורמלים והתהפך תנאי GMF באמצעות צלחות פטרי כפי שתואר בסעיף 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע ניסויי חשיפת זיוף על ידי שמירה על עוצמת השדה שווה ל| B GMF | ושמירההרכיב האנכי של השדה שווה לזה של GMF אבל שינוי הכיוון (כלומר, &quot;צפון, מזרח או מערב&quot;) של הרכיב האופקי של השדה עם זרמים שווים בסלילי triaxial בהשוואה למצב היפוך שדה. עושה זאת על ידי שינוי המתח של הסלילים כמתואר ב 1.5. הערה: חשיפת זיוף זה פוסלה את חימום עדין פוטנציאלי או תופעות רטט משני הסלילים עצמם או מהאלקטרוניקה משמשת לשליטה על הסלילים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל ניסויים כפולים סמיות ידי החלת תנאי שטח התעוורו מאנשי ביצוע שאר הניסויים ו / או לפרש את הנתונים. </li></ol> 2. הכנת צמח חומרים ותנאים לצמיחת צמח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמשו בזרעי thaliana ארבידופסיס, אקוטיפ קולומביה 0 (Col 0), מקום אז לתוך צינור 1.5 מיליליטר ומשטח לעקר על ידי טיפול עם 5% (w / v) פתרון חומצה בורה ושל 0.02% (V / V) טריטון X-100 ב -80% אתנול (EtOH), במשך 10-12 דקות ב25-28 מעלות צלזיוס, עם רעד מתמשך. לאחר מכן לשטוף פעמיים עם 80% EtOH, לשטוף עם 100% EtOH ולבסוף לשטוף עם מים מזוקקים סטריליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 1 ליטר של Murashige ו -22 Skoog (MS) שונה בינוני על ידי הוספה: 2.297 גרם של MS (0.5 x MS סל תערובת מלח), 10 גרם סוכרוז, מים עד לdeionized L 1, pH 5.8-6.0 מותאמים עם KOH. להוסיף 16 גרם של אגר וחיטוי במשך 20 דקות, 120 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> , לפני ההתמצקות לשפוך 80 מיליליטר של מדיום לכל אחת (120 x 120 מ&quot;מ 2) צלחות פטרי רבועות. לזרוע זרעי שלושים סטרילי על צלחת, ואז לאטום צלחות עם סרט שעווה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vernalize הצלחות אופקיים בחושך על 4 מעלות צלזיוס למשך 2 ימים כדי להגביר ולסנכרן נביטה, ולאחר מכן לחשוף צלחות פטרי לנורמלים או הפוך GMF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף זרעים בסביבה מבוקרת אקלים על 22 מעלות צלזיוס במצב אנכי בניסויים מקבילים הן בתוך סלילי triaxial ומחוץ לסלילי triaxialתחת לוח זמנים photoperiod של 8 שעות חושך ואור 16 שעות, באמצעות מנורות אדי נתרן (מ &#39;220 x 10 -6 E -2 s -1). השתמש בסרט כחול ג&#39;לטין לאור זרקורים כדי להפחית את המרכיב האדום של מנורות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף צמחים במשך 10 ימים לפני מיצוי RNA לשניהם רגיל (שליטה) ותנאי GMF היפוך (טיפול). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חשיפה, לקחת תמונות של צלחות פטרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתוכנת ImageJ לחשב אזורי אורך שורש ועלים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בקצרה, למדוד את הצד של צלחת פטרי, לאחר מכן פתח את התמונה של צלחת פטרי ועל ידי שימוש באפשרות הקו &quot;ישר&quot; למתוח קו שבדיוק חוצה את צד הצלחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתפריט &quot;לנתח&quot; בחר &quot;בקנה מידה שנקבע&quot; והכנס את המרחק בפועל בתיבה &quot;מרחק ידוע&quot; (לדוגמא, 120 מ&quot;מ), ואז להכניס את יחידת אורך (מ&quot;מ); לבסוף לחץ על האפשרות &quot;הגלובלית&quot; לעשות הגדרות זמינות עבור כל המדידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרואורך לא, פעל בזהירות את הצורה של השורש באמצעות הכלי ביד חופשית. מדוד את האורך על ידי שימוש באפשרות &quot;המדד&quot; בתפריט &quot;לנתח&quot;. המשך למדוד את כל השורשים בתמונה ולשמור את הקובץ לניתוחים סטטיסטיים נוספים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאזור עלה, מהתפריט &quot;התמונה&quot; להשתמש באפשרות להתאים ולאחר מכן &quot;סף צבע&quot;. בחר את העלה הבודד ובתפריט &quot;לנתח&quot; בחר &quot;לנתח חלקיקים&quot;. שמור את מדידות פרט לניתוחים סטטיסטיים. </li></ol></li></ol> 3. ארבידופסיס סה&quot;כ RNA הפקה, כמותי בזמן אמת PCR (qPCR) תנאי תגובה וצבעי יסוד לארבידופסיס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף בנפרד 30 יורה ו -30 שורשים ומייד להקפיא בחנקן נוזלי. אז לטחון בחנקן נוזלי עם מכתש ועלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבודד RNA סך באמצעות ערכת טיהור וערכת טיפול RNase ללא DNase באמצעות manufacturההוראות של ER. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבדוק את האיכות וכמות מדגם באמצעות אלקטרופורזה ערכת ננו RNA וג&#39;ל נימים על פי הוראות יצרן. לאשר את הכימות של RNA spectrophotometrically. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 2 מיקרוגרם של רנ&quot;א הכל ופריימרים אקראיים באמצעות ערכת cDNA ההפוך תמלול להשיג cDNAs הגדיל הראשון על פי המלצות היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע את כל הניסויים במערכת בזמן אמת באמצעות אני ירוק SYBR עם רוקס כתקן טעינה פנימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את התגובה עם 25 μl של התערובת המורכבת של 12.5 μl של 2x SYBR הירוק qPCR מיקס מאסטר, 0.5 μl של cDNA ו -100 ננומטר פריימרים. השתמש בצבעי היסוד המפורטים בטבלה 1. כלול בבקרת בקרות שאינם RT (באמצעות RNA הכולל ללא שעתוק לאחור כדי לפקח על זיהום הדנ&quot;א הגנומי) ובקרות שאינן תבנית (מים במקום תבנית). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב יעילות פריימר לכל זוגות פריימרים באמצעות התקןשיטה עקומה 23. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתנאי PCR הבאים: CRU3, COTP1, RRTF1. 10 דקות ב 95 מעלות צלזיוס, 40 מחזורים של 15 שניות על 95 מעלות צלזיוס, 30 שניות על 58 מעלות צלזיוס, ו30 שניות על 72 מעלות צלזיוס; UBP6, eEF1Balpha2, ACT1, GAPC2, cat3, TAPX, APX1, RbohD, FeSOD1 10 דקות ב 95 מעלות צלזיוס, 40 מחזורים של 15 שניות על 95 מעלות צלזיוס, 20 שניות ב 57 מעלות צלזיוס, ו30 שניות על 72 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קראו הקרינה לאחר כל שלב חישול וסיומת. לכל הריצות, לבצע ניתוח עקום התכת 55-95 מעלות צלזיוס על ידי כולל מגזר דיסוציאציה בפרופיל התרמית. השתמש במסך העקום דיסוציאציה, לגשת דרך כרטיסיית התוצאות כדי להציג את פרופיל הניתוק (חלקה של הקרינה כפונקציה של טמפרטורה). ודא שבסיס הנתונים שנאספו במהלך מגזר הניתוק של הניסוי נבחר לניתוח באמצעות מסך ניתוח / התקנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע lמגוון באוזנו של ריכוז תבנית לערך מחזור סף (ערך CT) על ידי ביצוע סדרה פי עשרה דילול (1 עד 10 3 -fold) באמצעות cDNA משלוש עקירות RNA עצמאיות ניתחו בשלוש חזרות טכניות 24,25. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את כל חלקות ההגברה עם תוכנת מכשיר PCR בזמן אמת כדי להשיג ערכי ה- CT. כיול ולנרמל את רמות RNA ביחס לרמת גנים הטובים ביותר המשק כדלקמן: 3.11.1) גש להגברת מגרשי המסך באמצעות כרטיסיית התוצאות, בחר את הרמפה או רמה שלנתונים צריכים להיות מנותחות באמצעות המסך / התקנת ניתוח הבחירה, ולאחר מכן בחר את dRn (הקרינה מנורמלת מתוקן בסיס) מתפריט הקרינה בלוח הפיקוד. גש לפלייט ערכים לדוגמא מסך באמצעות כרטיסיית תוצאות להצגת ערכי ה- CT לבארות שנדגמו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בארבעה גני התייחסות שונים [למשל, דהידרוגנז glyceraldehyde-3-פוספט cytoplasmic, (GAPC2), specif היוביקוויטיןפרוטאז IC 6 (UBP6), Actin1 (ACT1) ואלפא-למקטע גורם התארכות 1B 2 (eEF1Balpha2)] לנרמל את התוצאות בזמן אמת PCR. בחר את הדף המדורג גן באמצעות תוכנת ניתוח 26; ולהשתמש בגן ​​היציב ביותר לנורמליזציה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בקצרה, לארגן את נתוני קלט בגיליון Excel עם העמודה הראשונה מכילה את שמות הגן והשורה ראשונה מכילים את מדגם השמות. לאחר מכן בחר את תוכנת ניתוח מהתפריט בר. השתמש בתיבת הדו-שיח כדי לבחור את נתוני הקלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, בדוק את שדות שמות לדוגמא, שמות גן ופלט פשוט בלבד. לחץ על כפתור Go לבצע הניתוח. בחר את הגן המדורג העליון (שבו יש את הערך הקטן ביותר היציבות) כגן מועמד הביע ביותר ביציבות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתונים עלילה על ידי הצגת שינוי הביטוי פי ההפרש בשני יורה ושורשים. </li></ol> 4. ניתוח סטטיסטי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגעה נתונים כערכים ממוצעים ± סטיית תקן. השווה את שיתוףntrol וקבוצות הטיפול על ידי ביצוע ניתוח שונות (ANOVA) והמבחן של Tukey עם Bonferroni ומבחן דאן-Sidak הסתברות המתואמת (0.95% ביטחון). </li></ol>

<ol>
	<li>Maffei, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+field+effects+on+plant+growth,+development,+and+evolution.">Magnetic field effects on plant growth, development, and evolution.</a> Front. Plant Sci. 5, (2014).</li><li>Occhipinti, A., De Santis, A., Maffei, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoreception:+an+unavoidable+step+for+plant+evolution.">Magnetoreception: an unavoidable step for plant evolution.</a> Trends Plant Sci. 19 (1), 1-4 (2014).</li><li>Harris, S. R., 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=Effect+of+magnetic+fields+on+cryptochrome-dependent+responses+in+Arabidopsis+thaliana.">Effect of magnetic fields on cryptochrome-dependent responses in Arabidopsis thaliana.</a> J. Royal Soc. Interf. 6 (41), 1193-1205 (2009).</li><li>Phirke, P. S., Kubde, A. B., Umbarkar, 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=The+influence+of+magnetic+field+on+plant+growth.">The influence of magnetic field on plant growth.</a> Seed Sci. Technol. 24 (2), 375-392 (1996).</li><li>Abe, K., Fujii, N., Mogi, I., Motokawa, M., Takahashi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+a+high+magnetic+field+on+plant.">Effect of a high magnetic field on plant.</a> Biol. Sci. Space. 11, 240-247 (1997).</li><li>Volpe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+of+zero-frequency+and+oscillating+magnetic+fields+with+biostructures+and+biosystems.">Interactions of zero-frequency and oscillating magnetic fields with biostructures and biosystems.</a> Photochem. Photobiol. Sci. 2 (6), 637-648 (2003).</li><li>Belyavskaya, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+effects+due+to+weak+magnetic+field+on+plants.">Biological effects due to weak magnetic field on plants.</a> Adv. Space. Res. 34 (7), 1566-1574 (2004).</li><li>Weber Bittl, R., S, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+radical+pairs+studied+by+time-resolved+EPR.">Transient radical pairs studied by time-resolved EPR.</a> Biochim. Biophys. Acta- Bioenerg. 1707 (1), 117-126 (2005).</li><li>Pazur Galland, P., A, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoreception+in+plants.">Magnetoreception in plants.</a> J. Plant Res. 118 (6), 371-389 (2005).</li><li>Minorsky, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+geomagnetic+variations+affect+plant+function.">Do geomagnetic variations affect plant function.</a> J. Atm. Solar-Terrestr. Phys. 69 (14), 1770-1774 (2007).</li><li>Burda Vanderstraeten, J., H, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+magnetoreception+mediate+biological+effects+of+power-frequency+magnetic+fields.">Does magnetoreception mediate biological effects of power-frequency magnetic fields.</a> Sci. Tot. Environ. 417, 299-304 (2012).</li><li>Job, C., Rajjou, L., Lovigny, Y., Belghazi, M., Job, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterns+of+protein+oxidation+in+Arabidopsis+seeds+and+during+germination.">Patterns of protein oxidation in Arabidopsis seeds and during germination.</a> Plant Physiol. 138 (2), 790-802 (2005).</li><li>Wan, L. L., Ross, A. R. S., Yang, J. Y., Hegedus, D. D., Kermode, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorylation+of+the+12+S+globulin+cruciferin+in+wild-type+and+abi1-1+mutant+Arabidopsis+thaliana+(thalecress)+seeds..">Phosphorylation of the 12 S globulin cruciferin in wild-type and abi1-1 mutant Arabidopsis thaliana (thalecress) seeds..</a> Biochem J. 404, 247-256 (2007).</li><li>Sancenon, V., Puig, S., Mira, H., Thiele, D. J., Penarrubia, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+a+copper+transporter+family+in+Arabidopsis+thaliana.">Identification of a copper transporter family in Arabidopsis thaliana.</a> Plant Mol. Biol. 51 (4), 577-587 (2003).</li><li>Foyer, C. H., Karpinska, B., Krupinska, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+functions+of+Whirly1+and+Redox-Responsive+Transcription+Factor+1+in+cross+tolerance+responses+in+plants:+A+hypothesis.">The functions of Whirly1 and Redox-Responsive Transcription Factor 1 in cross tolerance responses in plants: A hypothesis.</a> Philos.Trans.Royal Soc.B-Biol.Sci. 369 (1640), 20130226 (2014).</li><li>Myouga, F., 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=A+heterocomplex+of+iron+superoxide+dismutases+defends+chloroplast+nucleoids+against+oxidative+stress+and+is+essential+for+chloroplast+development+in+Arabidopsis.">A heterocomplex of iron superoxide dismutases defends chloroplast nucleoids against oxidative stress and is essential for chloroplast development in Arabidopsis.</a> Plant Cell. 20 (11), 3148-3162 (2008).</li><li>Mhamdi, A., Queval, G., Chaouch, S., Vanderauwera, S., Van Breusegem, F., Noctor, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalase+function+in+plants:+a+focus+on+Arabidopsis+mutants+as+stress-mimic+models.">Catalase function in plants: a focus on Arabidopsis mutants as stress-mimic models.</a> J. Exper. Bot. 61 (15), 4197-4220 (2010).</li><li>Bassham Contento, A. L., C, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increase+in+catalase-3+activity+as+a+response+to+use+of+alternative+catabolic+substrates+during+sucrose+starvation.">Increase in catalase-3 activity as a response to use of alternative catabolic substrates during sucrose starvation.</a> Plant Physiol. Biochem. 48 (4), 232-238 (2010).</li><li>Kangasjarvi, 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=Diverse+roles+for+chloroplast+stromal+and+thylakoid-bound+ascorbate+peroxidases+in+plant+stress+responses.">Diverse roles for chloroplast stromal and thylakoid-bound ascorbate peroxidases in plant stress responses.</a> Biochem. J. 412, 275-285 (2008).</li><li>Begara-Morales, J. C., 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=Dual+regulation+of+cytosolic+ascorbate+peroxidase+(APX)+by+tyrosine+nitration+and+S-nitrosylation.">Dual regulation of cytosolic ascorbate peroxidase (APX) by tyrosine nitration and S-nitrosylation.</a> J. Exper. Bot. 65 (2), 527-538 (2014).</li><li>Li, N., 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=AtrbohD+and+AtrbohF+negatively+regulate+lateral+root+development+by+changing+the+localized+accumulation+of+superoxide+in+primary+roots+of+Arabidopsis.">AtrbohD and AtrbohF negatively regulate lateral root development by changing the localized accumulation of superoxide in primary roots of Arabidopsis.</a> Planta. 241 (3), 591-602 (2014).</li><li>Skoog Murashige, T., F, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+revised+medium+for+rapid+growth+and+bioassays+with+tobacco+tissue+cultures.">A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures.</a> Physiol. Plant. 15, 473-497 (1962).</li><li>Pfaffl, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+mathematical+model+for+relative+quantification+in+real-time+RT-PCR.">A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR.</a> Nuc. Acids Res. 29 (9), (2001).</li><li>Bustin, S. 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=The+MIQE+Guidelines:+Minimum+Information+for+Publication+of+Quantitative+Real-Time+PCR+Experiments.">The MIQE Guidelines: Minimum Information for Publication of Quantitative Real-Time PCR Experiments.</a> Clin. Chem. 55 (4), 611-622 (2009).</li><li>Phillips, M. A., D'Auria, J. C., Luck, K., Gershenzon, J. <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+candidate+reference+genes+for+real-time+quantitative+PCR+of+plant+samples+using+purified+cDNA+as+template.">Evaluation of candidate reference genes for real-time quantitative PCR of plant samples using purified cDNA as template.</a> Plant Mol. Biol. Rep. 27 (3), 407-416 (2009).</li><li>Andersen, C. L., Jensen, J. L., Orntoft, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normalization+of+real-time+quantitative+reverse+transcription-PCR+data:+A+model-based+variance+estimation+approach+to+identify+genes+suited+for+normalization,+applied+to+bladder+and+colon+cancer+data+sets.">Normalization of real-time quantitative reverse transcription-PCR data: A model-based variance estimation approach to identify genes suited for normalization, applied to bladder and colon cancer data sets.</a> Cancer Res. 64 (15), 5245-5250 (2004).</li><li>Tsukaya, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+genetics+of+leaf+morphogenesis+in+dicotyledonous+plants.">Developmental genetics of leaf morphogenesis in dicotyledonous plants.</a> J. Plant Res. 108 (1092), 407-416 (1995).</li><li>Szymanowska-Pulka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Form+matters:+morphological+aspects+of+lateral+root+development.">Form matters: morphological aspects of lateral root development.</a> Ann. Bot. 112 (9), 1643-1654 (2013).</li><li>Black Bewley, J. D., Seeds, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physiology of development and germination. , (1994).</li><li>Kato-Noguchi, H., Ota, K., Kujime, H., Ogawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+momilactone+on+the+protein+expression+in+Arabidopsis+germination.">Effects of momilactone on the protein expression in Arabidopsis germination.</a> Weed Biol. Manage. 13 (1), (2013).</li><li>Khandelwal, A., Elvitigala, T., Ghosh, B., Quatrano, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+transcriptome+reveals+control+circuits+regulating+redox+homeostasis+and+the+role+of+an+AP2+transcription+factor.">Arabidopsis transcriptome reveals control circuits regulating redox homeostasis and the role of an AP2 transcription factor.</a> Plant Physiol. 148 (4), 2050-2058 (2008).</li><li>Haddad, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen-sensing+mechanisms+and+the+regulation+of+redox-responsive+transcription+factors+in+development+and+pathophysiology.">Oxygen-sensing mechanisms and the regulation of redox-responsive transcription factors in development and pathophysiology.</a> Respirat. Res. 3 (1), (2002).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

לאחרונה הראו כי מתאם מדהים קיים בין היפוכי GMF והזמן שבו הסחת דעת של רוב השושלות משפחתי angiosperm התרחשה 2. עם זאת, למרות השערות המגרה והשפע של מחקרים על ההשפעה של עוצמות GMF מגוונות, בהנחה שההיפוך GMF עלול לגרום לעצמו לשינויים משמעותיים בביטוי גני צמח ומורפולוגיה מעולם לא הפגין. כאן אנו מראים בפעם הראשונה, שיטה המשתמשת בסליל הלמהולץ מתומן triaxial להפוך GMF במעבדה שלנו, ושההיפוך של השדה המגנטי הסביבה יכול לגרום לשינויים ואפנון של ביטוי גנים בצמחי פנוטיפי. על מנת לקבל היפוך GMF (או שינוי) על נפח מספיק לניסויי גידול צמחים (2 x 2 x 2 מ &#39;3), שנבנינו מערכת סליל הלמהולץ מתומן. מערכת זו אינה זמינה באופן מסחרי (בדרך כלל סלילי הלמהולץ טבעת בצורת יותר ויותר)ואת העלויות לבנייה היו ניכרות. חשוב לציין, מערכת זו מספקת שינוי שדה חזק, עם זמן-יציבות יוצאת דופן והומוגניות בשדות המגנטיים שונה. המערכת תוכננה ונבנתה כדי להפחית את הערך של GMF לאלפית התנאים הרגילים או להפוך כל אחד משלושת הממדים של השדה המגנטי. עם זאת, העיצוב של הסלילים אינו מאפשר לייצר עוצמת שדה מגנטית גבוהה. לכן, מכשיר זה במתכונתו הנוכחית אינו מתאים לניסויים שנועדו להעריך את ההשפעה של עוצמת שדה מגנטית גבוהה בצמחים או אורגניזמים אחרים. במעבדה, שינוי של GMF דומה לאלה שתוארו בשיטה זו הושג על ידי שיטות שונות, כולל מיגון על ידי הסובב את האזור הניסיוני על ידי צלחות פרומגנטי מתכת עם חדירות מגנטיות גבוהות, החורגת שדות מגנטיים ולרכז אותם במתכת עצמה. היתרון של שימוש בדואר סלילי הלמהולץ הוא שהמערכת מאפשרת צמחים להיחשף ליותר תנאים טבעיים (אור, זרימת אוויר, וכו &#39;), ובכך הופך אותו אידיאלי לא רק ללימודים במבחנה (כמו בשימוש בצלחות פטרי), אלא גם לin vivo גידול צמחים וניסויי פיתוח. הממדים של המערכת שלנו ליצור מרחב המאפשר דיכוי עד &lt;1 / ה -1,000 של GMF הטבעי לאורך 25 x 25 x 25 סנטימטר 3 נפח כדורי (ראה איור 1 א), ובכך מאפשרים לארח מספר צלחות פטרי או כמה קטנה סירים לגידול צמחים. השיטה המוצגת כאן יושמה ללימודי ביולוגיה צמח; עם זאת, המערכת מאפשרת מגוון רחב של ניסויים, כולל ירולוגיה ומיקרוביולוגיה, כמו גם מחקרים על נמטודות (למשל, elegans Caenorhabditis), פרוקי רגליים ובעלי חיים קטנים (כוללים עכברים וחולדות). לכן, בדיקות של השערת היפוך זה של GMF הוא מסוגלכדי לגרום לשינויים מורפולוגיים ותעתיק גם יכולים להתארך עד רבות מערכות חיים אחרות, אולי סופו של דבר גם לתאים אנושיים. GMF משתנה כל הזמן ומשתנה. לכן, בניסויים שלנו אתגר אחד גדול הוא לספק פיצוי קבוע של GMF על מנת לקבל את ערכי GMF החדשים הרצויים. זו יכולה להיות מושגת רק על ידי שליטה רציפה של ערכי שדות מגנטיים באמצעות קריאה של ערכי מגנטומטר ופיצוי מתח. לכן, המערכת יכולה לפצות חלק משתנה לאט של GMF אבל זה לא עושה כלום לתנודות בתדירות גבוהות יותר. לסיכום, השימוש בסלילי triaxial להפוך את וקטור GMF סייע להוכיח כי היפוך זה של וקטור GMF הוא מסוגל לגרום לשינויים מורפולוגיים צמח וביטוי גני ההפרש. התוצאות שהתקבלו בשיטה שהוצגה לספק ראיות משכנעות לתמיכה בהשערה כי מחדש GMFversals אולי היה אחד הכוחות המניעים להתפתחות צמח על לוחות זמנים גיאולוגיים 2.

השדה המגנטי של כדור הארץ (או באופן שקול השדה המגנטי של כדור הארץ, GMF) הוא גורם סביבתי שאין מנוס לכל יצורי חיים על פני כדור הארץ, ובכלל זה צמחים. GMF תמיד היה תכונה טבעית של כדור הארץ, ולכן במהלך אבולוציה, כל יצורי החיים חוו את פעולתה. גוף הולך וגדל של ראיות מראה כי GMF הוא מסוגל להשפיע על תהליכים ביולוגיים רבים 1. GMF אינו אחיד ויש הבדלים מקומיים משמעותיים בגודל והכיוון שלה על פני השטח של כדור הארץ. GMF בשטח של כדור הארץ מציג מגוון רחב של גדלים, החל מפחות מ -30 μT לכמעט 70 μT. GMF מגן על כדור הארץ והביוספרה מההשפעות הקטלניות של רוח שמש על ידי הסטה ביותר של החלקיקים הטעונים שלה באמצעות המגנטוספירה 2. צמחים מגיבים לגירויים סביבתיים; ותגובות קלאסיות לגורמי א-ביוטי כגון אור וכוח משיכה היו לאתאר horoughly על ידי הגדרת התגובות שפנה אל האור וgravitropic מה שנקרא. מעט מאוד, או לא כלום, ידוע על המנגנונים של תפיסה ותגובות של צמחים לשדות מגנטיים, למרות שפע של מאמרים שפורסמו בנושא זה ולאחרונה בביקורת 1. בניגוד לשדה הכבידה, GMF השתנה באופן עקבי במהלך האבולוציה צמח ובכך מייצג את גורם לחץ אביוטי חשוב שכבר לאחרונה נחשב לכוח מניע פוטנציאל סופו של דבר תורם לגיוון ולשתול התפצלות 2. תהפוכות גאומגנטית (או טיולים) הם שינויים בקוטביות של GMF. במהלך החיים ההיסטוריה של כדור הארץ, היפוכי GMF התרחשו מספר פעמים. אלה חשפו את כדור הארץ לתקופות של כוח GMF המופחת במהלך כל מעבר קוטבי. חלק מהחברים העלו את השערת שתקופות מעברים אלה של כוח GMF הנמוך אולי אפשרו קרינה מייננת מהרוח השמש להגיע אל פני כדור הארץ, וכך גורמותלחץ עקבי באורגניזמים חיים, שיכול היה להיות חזק מספיק כדי לגרום לשינויים גנטיים סופו של דבר מוביל להתפתחות לשתול 2. ניתוח מפורט של ניסויים המתארים את ההשפעות של שדות מגנטיים על צמחים מציג מספר גדול של דיווחים סותרים, המתאפיינים במחסור במנגנוני האינטראקציה biophysical מתקבלים על הדעת. ניסויים רבים הם פשוט לא מציאותיים, בעוד שאחרים חסרי השערה ניתנת לבדיקה וסופו של דבר, אינם משכנע 3. בשנים האחרונות, ההתקדמות ומעמדו של מחקר על ההשפעה של שדות מגנטיים על צמח נבדקו 2,4-11. לאחרונה, את ההשפעה של שדה המגנטי הן נמוך וגבוה כבר דנה ביסודיות 1, עם דגש מיוחד על מעורבותם של אירועי היפוך GMF במפעל אבולוציה 2. האמצעי הישיר ביותר על מנת לבסס את ההשערה כי תהפוכות GMF להשפיע אבולוציה צמח היא לסנתז GMFהיפוך במעבדה על ידי בדיקת התגובה של צמחים לתנאי שדה מגנטיים רגילים והפוכים. כדי לבדוק את ההשערה, שנבנינו לכן מערכת triaxial מתומן הלמהולץ סליל-זוגות שדה מגנטי פיצוי (סלילי triaxial), אשר מסוגל להפוך בצורה מדויקת את תנאי GMF נורמלים. השתמשנו thaliana ארבידופסיס כצמח מודל ובדקנו את ההשפעה של GMF התהפך על ביטוי גנים של כמה גנים חשובים: CRUCIFERIN 3 (CRU3), שמקודדת חלבון אחסון 12S זרע שהוא טירוזין-פוספורילציה ומדינת זירחון שלה היא מווסתת בתגובה לABA בזרעי thaliana ארבידופסיס 12,13; נחושת התחבורה Protein1 (COTP1), שמקודד חלבון superfamily תחבורה כבדה מתכת / ניקוי רעלים עם הפונקציה העיקרית באדמת רכישת Cu ופיתוח אבקת 14; ומגיב תמלול Factor1 חיזור (RRTF1),שמקודד חבר של תת-משפחת B-3 ERF (גורם תגובת אתילן) של משפחה גורם שעתוק ERF / AP2 שמכיל אחד תחום AP2 המאפשר שיתוף ההפעלה סינרגיסטי של מסלולי ביטוי גנים ומעניק סובלנות צלב לאביוטי ויוטיים מדגישים 15. יתר על כן אנחנו גם ניתחנו חמישה גנים המעורבים בתגובות דחק חמצוני: Fe Superoxide Dismutase1, (FSD1), שמקודד אנזים cytoplasmic כי אנזימים ומהירות ממיר את אניון סופראוקסיד (O 2 -) ומים (H 2 O) למי חמצן (H 2 O 2) וחמצן מולקולרי (O 2) 16; Catalase3 (cat3), שמקודד ואנזים שמזרז את הפירוק של H 2 O 2 למים וחמצן 17,18; Thylakoidal Ascorbate Peroxidase (TAPX), שמקודד peroxidase תילקואיד chloroplastic שscavenges H 2 O2 19; Ascorbate Peroxidase1 (APX1), שמקודד peroxidase cytosolic שscavenges H 2 O 2 ומייצג את אחת מהמטרות הפוטנציאליות של שינויים לאחר translational בתיווכו של מולקולות נגזרות-NO 20; וD חלבון מונואמין פרץ הנשימה NADPH- (RbohD) שמקודד אנזים שיוצר O 2 - וממלאים תפקידים מרכזיים בויסות צמיחה, פיתוח ותגובות דחק בארבידופסיס 21. המתודולוגיה שדה-ההיפוך שלנו מספקת את ההוכחה הראשונה שהיפוך GMF יכול לגרום לשינוי משמעותי בביטוי המורפולוגיה וגן של א &#39; שורשי thaliana ויורה. פרוטוקול זה מספק דרך חדשנית כדי להעריך את ההשפעה של היפוך GMF על מורפולוגיה צמח וביטוי גנים וניתן להשתמש בם כדי להעריך את ההשפעה הפוטנציאלית של היפוך GMF בהיבטים אחרים של צמח התנהגות, ובכך להנחות את הדיון בrole של היפוך GMF על התפתחות צמח.

<table><tbody><tr><td>Three-axis magnetometer</td><td>Bartington&amp;nbsp;</td><td>Mag-03MC</td><td>triaxial fluxgate magnetometer</td></tr><tr><td>Magnetometer power supply</td><td>Bartington&amp;nbsp;</td><td>Mag-03PSU</td><td>triaxial fluxgate magnetometer</td></tr><tr><td>Magnetometer software</td><td>Bartington&amp;nbsp;</td><td>Mag03DAM</td><td>triaxial fluxgate magnetometer</td></tr><tr><td>DC power supply&amp;nbsp;</td><td>Agilent Technologies</td><td>E3642A</td><td></td></tr><tr><td>Calcium hypochlorite&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>211389</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>X100&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>2860</td><td></td></tr><tr><td>GroLux Sodium vapor lamps&amp;nbsp;</td><td>OSRAM Sylvania</td><td>600W</td><td></td></tr><tr><td>RNeasy Plant RNA kit&amp;nbsp;</td><td>Qiagen</td><td>74903</td><td></td></tr><tr><td>RNase-Free DNase&amp;nbsp;</td><td>Qiagen</td><td>79254</td><td></td></tr><tr><td>Agilent 2100 Bioanalyzer</td><td>Agilent Technologies</td><td>G2938B</td><td></td></tr><tr><td>NanoDrop ND-1000&amp;nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>not available</td><td></td></tr><tr><td>High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit&amp;nbsp;</td><td>Applied Biosystems</td><td>4368813</td><td></td></tr><tr><td>Mx3000P</td><td>Agilent Technologies</td><td>401512</td><td></td></tr><tr><td>2x MaximaTM SYBR Green qPCR Master Mix&amp;nbsp;</td><td>Fermentas International, Inc</td><td>K0221</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Sigma</td><td>P7793-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Murashige and Skoog Basal Medium</td><td>Sigma</td><td>M5519&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Petri dish square (120 x120 mm&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;)</td><td>Sigma</td><td>Z692344&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

geomagnetic field (gmf) and plant evolution: investigating the effects of gmf reversal on arabidopsis thaliana development and gene expression

אחת תצפיות המגרה ביותר באבולוציה צמח הוא מתאם בין המופע של שדה המגנטי של כדור הארץ (GMF) היפוכים (או טיולים) וברגע של הקרינה של מכוסי זרע. זה הוביל להשערה כי שינויים בקוטביות GMF עשויים לשחק תפקיד בהתפתחות צמח. כאן, אנו מתארים שיטה כדי לבדוק השערה זו על ידי חשיפת thaliana ארבידופסיס להתהפך באופן מלאכותי תנאי GMF. אנחנו השתמשנו במגנטומטר שלושה צירים ונתונים שנאספו שמשו לחישוב הגודל של GMF. שלושה ספקי כוח DC היו קשורים לשלושה זוגות סליל הלמהולץ ונשלטו על ידי מחשב כדי לשנות את תנאי GMF. צמחים גדלו בצלחות פטרי נחשפו לשני נורמלים והתהפכו תנאי GMF. ניסויי חשיפה שאם גם בוצעו. צמחים חשופים צולמו במהלך הניסוי ותמונות נותחו כדי לחשב אורך שורש ואזורי עלה. רנ&quot;א הכל ארבידופסיס הופק וכמוניTime-PCR האמיתי (qPCR) ניתוחים בוצע על ביטוי גנים של CRUCIFERIN 3 (CRU3), protein1 תחבורת נחושת (COTP1), חיזור Responsive תמלול Factor1 (RRTF1), פה Superoxide Dismutase 1,, Catalase3 (cat3) (FSD1), Thylakoidal Ascorbate Peroxidase (TAPX), Ascorbate cytosolic Peroxidase1 (APX1), ו- D NADPH / נשימה חלבון מונואמין הפרץ (RbohD). ארבעה גני התייחסות שונים נותחו לנרמל את תוצאות qPCR. הכי טוב של ארבעה גנים נבחר והגן היציב ביותר לנורמליזציה היה בשימוש. הנתונים שלנו מראים בפעם הראשונה שיש היפוך קוטביות GMF באמצעות סלילי triaxial השפעות משמעותיות על גידול צמחים וביטוי גנים. זה תומך בהשערה כי היפוך GMF תורם לגרימת שינויים בהתפתחות צמח שעשוי להצדיק לחץ סלקטיבי גבוהה יותר, סופו של דבר מוביל לעמהאבולוציה Lant.

המטרה של פרוטוקול זה היא לספק שיטה להעריך אם היפוך של השדה המגנטי של כדור הארץ (GMF) עשוי להשפיע על התפתחות צמח וביטוי גנים של 0. סלילי Triaxial Col אקוטיפ thaliana ארבידופסיס כפי שמוצג באיור 1 א משמש כדי להפוך את GMF כאשר קבוצה עם המתחים המתאימים כונן (איור 1), שהושג כמתואר בשלב 1.5 בפרוטוקול. הממדים של סלילי triaxial הם ~ 2 x 2 x 2 מ &#39;3, אשר אפשרו מספיק מקום עם תנאי GMF הפוכים לארח כמה צלחות פטרי. בקרות גדלו באותם תנאים סביבתיים ובערכי GMF נורמלים. לאחר 10 ימים של חשיפה לנורמלית והתהפכו תנאי GMF, הפנוטיפ של צמחים הראה שינויים מורפולוגיים ברורים. כפי שניתן לראות באיור 2, צמחי שליטה (כלומר, גדלו בתנאים נורמלים GMF) הראו אורכי שורש עם Prob באופן משמעותי (מותאם דאן-Sidak וBonferroni &lt;0.001;לא של התלמיד = 10.68, df = 31) ערכים גבוהים יותר (29.41 מ&quot;מ; SEM = 1.04; N = 32) ביחס לצמחים שנחשפו לGMF ההפוך (17.53 מ&quot;מ; SEM = 0.58; N = 36). בצמחים הפוכים-GMF, המורפולוגיה של יורה הייתה גם שינתה על ידי הצגת פיתוח מופחת של הרחבת עלון. צמחים שנחשפו לתנאים נורמלים הראו אזור עלה ממוצע של 4.95 מ&quot;מ 2 = &lt;0.001 (SEM 0.025, N = 54), ואילו צמחים שנחשפו לתנאי GMF הפוכים הראו באופן משמעותי (מותאם דאן-Sidak וBonferroni Prob; t של הסטודנט = 31.32, df = 53 ערכים) עלה נמוך אזור (3.71 מ&quot;מ 2; SEM = 0.032; N = 54). לכן, חשיפה של ארבידופסיס לתנאי GMF הפוכים מושרה הפחתה באורך השורש ואזור עלה. הרחבת העלה וצמיחת שורש תלויה בשני האגפים וההתארכות של תאים 27. לכן, התפתחות צמח, את הפרודוקטיביות ואת כושר כללי תלויות בארכיטקטורת שורש מערכת shoot- ואופטימלית &lt;sup&gt; 28. גודל אורך שורש ועלים המופחת של צמחים שנחשפו לתנאי GMF התהפכו להעיד על הנוכחות של מערכת חישה מסוגל לקלוט שינויים בעוצמת שדה מגנטי לא רק, אלא גם להגיב לשינויים ב&quot; הכיוון &quot;שדה המגנטי בהשוואה לכוח המשיכה. ההשערה כי היפוך GMF עשוי להשפיע גידול צמחים מוצאת ראיות משכנעות בניסויים שלנו, שמראים כי תנאי היפוך GMF יכולים להשפיע על התפתחות צמח באופן משמעותי. השינויים מורפולוגיים גם לוו בשינויים בביטוי גנים. בין גני משק בית, הגן היציב ביותר היה התארכות הגורם 1B אלפא למקטע 2. הקבוצה הראשונה של גנים (CRU3, COTP1, RRTF1) הראתה שינוי דרמטי בביטוי גנים (איור 3). לירות ביטוי של כל שלושת גנים הוגדל באופן משמעותי (P &lt;0.05) בכ 2.5 פי בצמחים חשופים למילואיםתנאי GMF ד. ביטוי שורש CRU3 היה שהוגברו בשורשים בצמחים שנחשפו לתנאי GMF נורמלים, אבל היה באופן משמעותי (P &lt;0.05) downregulated בתנאי GMF הפוכים. ההפך נמצא עבור COTP1 וRRTF1, שdownregulated בתנאים נורמלים ושהוגבר בנוכחות היפוך GMF (איור 3). Cruciferin (גלובולין S 12) הוא חלבון אחסון הנפוץ ביותר בזרעים של א thaliana וcrucifers האחר והוא מסונתז כמבשר בreticulum endoplasmic הגס. זה מועבר לאחר מכן לvacuoles אחסון חלבון 13. שתיל נביטה דורש הפירוט של cruciferin, המשמש כמקור ראשוני של חנקן. דאון-הרגולציה של cruciferin השפלה מפחית פיתוח עוברים על ידי פגיעה מבני תא או רכיבי תא פיתוח 29,30. התוצאות שלנו מראות שגברת ביטוי של CRU3 בקורלציה עםהתרחבות נמוכה עלה ואורך שורש מופחת, ובכך מצביע על כך שהגן הזה ברגישות להיפוך GMF וכי ביטוי יתר שלה עשוי לתרום להפחתה של התפתחות צמח. יתר על כן, היפוך GMF גורם downregulation משמעותי של CRU3 בשורשים, אשר בקורלציה עם אורך שורש מופחת. נחושת היא קו-פקטור חיוני לתהליכי מפתח בצמחים, אבל זה מפעיל השפעות מזיקות כאשר עודף; כך, ביתר תחבורת נחושת פוגע גידול צמחים. ההשפעה של היפוך GMF הייתה ביטוי יתר משמעותי של COTP1 בשני יורה ושורשים, דבר המסבירה את גידול צמחים המופחת. לחץ יון פוגע חילוף חומרים הכלורופלסט, אשר קשור בחוזקה למדינת חיזור של התא. בארבידופסיס RRTF1 גורם השעתוק חשוב לביטוי של גנים הקשורים ליכולת להתאים לחיזור משתנה 31. לכן, כאשר צמחים נחשפים לגירויים חיצוניים יכולים לשנות התפתחות הפיזיולוגית ותוכניות אל ביטוי יתר של גורם שעתוק חשוב זה צפוי. היפוך של GMF מושרה ביטוי יתר משמעותי של RRTF1 בשני יורה ושורשים, ובכך מצביע על תגובות חמצון גבוהות יותר לחץ של צמחים לתנאי GMF הפוכים. תוצאות מעניינות מתקבלות על ידי ניתוח גני חמישה מעורבים בסטרס החמצונים. באופן כללי, כל הגנים שחולצו ונותחו ביורה לא הראו הבדלים משמעותיים (P&gt; 0.05) כאשר צמחים גודלו בתנאים רגילים או הפוך GMF (איור 4 ואיור 5). עם זאת, את תקנה משמעותית תמיד נצפתה בשורשים של צמחים שנחשפו לתנאי GMF הפוכים. בפרט, cat3 הראה downregulation הגבוה ביותר (איור 5), ואחריו לפי סדר downregulation ידי APX1, FSD1, RBOHD וTAPX (איור 4). סובלנות צלב<html> מתח ביוטיים ויוטיים מסופק על ידי ההפעלה של גנים שונים המעורבים בכמה מסלולים ביוכימיים. גורם שעתוק RRTF1 מאפשר שיתוף ההפעלה סינרגיסטי של ביטוי גנים של מסלולים אלה 15,31, ויכול להיות מעורב פוטנציאליים בסטרס החמצונים 32. לכן, גברת ביטוי של RRTF1 צפוי כאשר הדחה חמצן מופחתת. Downregulation של אנזימי הדחה שורש בקורלציה עם גברת הביטוי של RRTF1, הפועל בתגובה לסטרס חמצונים מוגברים. Downregulation השורש הדרמטי של cat3, APX1 וTAPX מציין את היכולת המופחתת של תאי שורש כדי לחפש H 2 O 2, אשר מלווה ביכולת המופחת dismutate אניון סופראוקסיד ידי downregulation של FSD1. תגובות דחק חמצוני היא גבוהות יותר בשורשים, שנראה כאתר העיקרי של תפיסת GMF הפוכה. GE = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53286/53286fig1.jpg" /> מערכת תגמול שדה המגנטית של כדור ארץ באיור 1.. () סלילי triaxial (הכוללים זוג סלילי מתומן לכל אחד משלושה צירים מאונכים) משמשים כדי להפוך את וקטור השדה המגנטי של כדור הארץ. (ב) אספקת חשמל מבוקר מחשב מחוברת לכל זוג סלילי הלמהולץ. (מתחים בנתונים אלה הם שרירותיים) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53286/53286fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53286/53286fig2.jpg" /> איור 2. השפעת היפוך שדה מגנטי של כדור ארץ על מורפולוגיה ארבידופסיס. אחרי עשרה ימים של חשיפה, צמחי שליטה (כלומר, אלו שנחשפו לתנאי GMF רגילים) מראים אורך שורש גדול יותר באופן משמעותי ויותר Expanעלוני ded בהשוואה לצמחים שנחשפו לתנאי GMF הפוכים. בר מטרי = 18 מ&quot;מ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53286/53286fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53286/53286fig3.jpg" /> איור 3. השפעות של היפוך שדה המגנטי של כדור ארץ על ביטוי גני ארבידופסיס. אחרי עשרה ימים של חשיפה, RNA הכולל של שליטה וצמחים שטופלו הופק ונותח על ידי Real-Time PCR לניתוח ביטוי. ההשפעה של היפוך של GMF הייתה לגרום לשינוי דרסטי בביטוי גנים של כל הגנים שנבדקו CRU3, Cruciferin 3;. COTP1, נחושת התחבורה Protein1; RRTF1, חיזור תמלול Factor1 מגיב. ברים מצביעים שגיאה סטנדרטית; כוכביות מציינת (P &lt;0.05) הבדלים משמעותיים בין plנמלים נחשפו לתנאי GMF הפוכים ונורמלים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53286/53286fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53286/53286fig4.jpg" /> איור 4. השפעות של היפוך שדה המגנטי של כדור ארץ על ביטוי גנים הקשורים לנוגד חמצון ארבידופסיס. אחרי עשרה ימים של חשיפה, RNA הכולל של שליטה וצמחים שטופלו מבודד ומועסקים לניתוח ביטוי גנים באמצעות Real-Time PCR. ההשפעה של היפוך של GMF הייתה לגרום לשינויים משמעותיים בביטוי גנים לירות; עם זאת, downregulation דרסטית נצפה בביטוי גני שורש של צמחים הגדלים בתנאי GMF הפוכים TAPX, Peroxidase Ascorbate Thylakoidal;. APX1, Ascorbate Peroxidase1; FSD1, פה Superoxide Dismutase1; RbohD, NA. DPH / D חלבון הנשימה פרץ מונואמין ברים מצביעים שגיאה סטנדרטית; כוכביות מצביעות על הבדלים (P &lt;0.05) משמעותיים בין הצמחים שנחשפו לתנאי GMF התהפכו ונורמלים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53286/53286fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/53286/53286fig5.jpg" /> איור 5. השפעות של היפוך השדה המגנטי של כדור הארץ בארבידופסיס Catalase 3 ביטוי (cat3) גן. אחרי עשרה ימים של חשיפה, RNA הכולל של שליטה וצמחים שטופלו מבודד ומועסקים לניתוח ביטוי גנים באמצעות Real-Time PCR. ההשפעה של היפוך של GMF הייתה לגרום לשינויים משמעותיים בביטוי גנים לירות; עם זאת, downregulation דרסטית נצפה בביטוי גני שורש של צמחים הגדלים בתנאי GMF הפוכים. ברים מצביעים Erro הסטנדרטיr; כוכביות מצביעות על הבדלים (P &lt;0.05) משמעותיים בין הצמחים שנחשפו לתנאי GMF התהפכו ונורמלים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53286/53286fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Geomagnetic Field Gmf and Plant Evolution: Investigating the Effects of Gmf Reversal on Arabidopsis thaliana Development and Gene Expression at JoVE.com

Geomagnetic Field Gmf and Plant Evolution: Investigating the Effects of Gmf Reversal on Arabidopsis thaliana Development and Gene Expression

This protocol describes a method to test the hypothesis that the reversal of the effective geomagnetic field (GMF) induces differential gene expression and alters the morphology of Arabidopsis thaliana. A triaxial octagonal system of Helmholtz coil-pairs was used to artificially generate reversed GMF conditions in the plant growth chamber.

גאומגנטית שדה (GMF) וצמח אבולוציה: לחקור את ההשפעות של ביטול GMF ב<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em&gt; ביטוי פיתוח וג&#39;ין

One of the most stimulating observations in plant evolution is a correlation between the occurrence of geomagnetic field (GMF) reversals (or excursions) ...

geomagnetic-field-gmf-plant-evolution-investigating-effects-gmf

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Geomagnetic Field (Gmf) and Plant Evolution: Investigating the Effects of Gmf Reversal on Arabidopsis thaliana Development and Gene Expression

13.2K Views.  University of Turin. This protocol describes a method to test the hypothesis that the reversal of the effective geomagnetic field (GMF) induces differential gene expression and alters the morphology of Arabidopsis thaliana. A triaxial octagonal system of Helmholtz coil-pairs was used to artificially generate reversed GMF conditions in the plant growth chamber.

Video: Geomagnetic Field Gmf and Plant Evolution: Investigating the Effects of Gmf Reversal on Arabidopsis thaliana Development and Gene Expression

Measuring Gene Expression in Bombarded Barley Aleurone Layers with Increased Throughput

The aleurone layer of barley grains is an important model system for hormone-regulated gene expression in plants. In aleurone cells, genes required for germination or early seedling development are activated by gibberellin (GA), while genes associated with stress responses are activated by abscisic acid (ABA). The mechanisms of GA and ABA signaling can be interrogated by introducing reporter gene constructs into aleurone cells via particle bombardment, with the resulting transient expression measured using enzyme assays. An improved protocol is reported that partially automates and streamlines the grain homogenization step and the enzyme assays, allowing significantly more throughput than existing methods. Homogenization of the grain samples is carried out using an automated tissue homogenizer, and GUS (&#946;-glucuronidase) assays are carried out using a 96-well plate system. Representative results using the protocol suggest that phospholipase D activity may play an important role in the activation of HVA1 gene expression by ABA, through the transcription factor TaABF1.

An improved protocol is presented for the measurement of transient gene expression from reporter constructs in barley aleurone cells after particle bombardment. The combination of automated grain grinding with 96-well plate enzyme assays provides high throughput for the procedure.

מדידת ביטוי גנים בשכבות Aleurone שעורה מופגז עם תפוקה מוגברת

The aleurone layer of barley grains is an important model system for hormone-regulated gene expression in plants. In aleurone cells, genes required for ...

Genetics

Inducible, Cell Type-Specific Expression in Arabidopsis thaliana Through LhGR-Mediated Trans-Activation

Inducible, tissue-specific expression is an important and powerful tool to study the spatio-temporal dynamics of genetic perturbation. Combining the flexible and efficient GreenGate cloning system with the proven and benchmarked LhGR system (here termed GR-LhG4) for the inducible expression, we have generated a set of transgenic Arabidopsis lines that can drive the expression of an effector cassette in a range of specific cell types in the three main plant meristems. To this end, we chose the previously developed GR-LhG4 system based on a chimeric transcription factor and a cognate pOp-type promoter ensuring tight control over a wide range of expression levels. In addition, to visualize the expression domain where the synthetic transcription factor is active, an ER-localized mTurquoise2 fluorescent reporter under control of the pOp4 or pOp6 promoter is encoded in driver lines. Here, we describe the steps necessary to generate a driver or effector line and demonstrate how cell type specific expression can be induced and followed in the shoot apical meristem, the root apical meristem and the cambium of Arabidopsis. By using several or all driver lines, the context specific effect of expressing one or multiple factors (effectors) under control of the synthetic pOp promoter can be assessed rapidly, for example in F1 plants of a cross between one effector and multiple driver lines. This approach is exemplified by the ectopic expression of VND7, a NAC transcription factor capable of inducing ectopic secondary cell wall deposition in a cell autonomous manner.

Inducible, Cell Type-Specific Expression in Arabidopsis thaliana Through LhGR-Mediated Trans-Activation

Here, we describe the generation and application of a set of transgenic Arabidopsis thaliana lines enabling inducible, tissue-specific expression in the three main meristems, the shoot apical meristem, the root apical meristem, and the cambium.

Inducible, תאים ייחודיים לסוג ביטוי תודרנית לבנה בתיווך דרך LhGR טרנס-הפעלה

Inducible, tissue-specific expression is an important and powerful tool to study the spatio-temporal dynamics of genetic perturbation. Combining the ...

A Method for Characterizing Embryogenesis in Arabidopsis

Given the highly predictable nature of their development, Arabidopsis embryos have been used as a model for studies of morphogenesis in plants. However, early stage plant embryos are small and contain few cells, making them difficult to observe and analyze. A method is described here for characterizing pattern formation in plant embryos under a microscope using the model organism Arabidopsis. Following the clearance of fresh ovules using Hoyer's solution, the cell number in and morphology of embryos could be observed, and their developmental stage could be determined by differential interference contrast microscopy using a 100X oil immersion lens. In addition, the expression of specific marker proteins tagged with Green Fluorescent Protein (GFP) was monitored to annotate cell identity specification during embryo patterning by confocal laser scanning microscopy. Thus, this method can be used to observe pattern formation in wild-type plant embryos at the cellular and molecular levels, and to characterize the role of specific genes in embryo patterning by comparing pattern formation in embryos from wild-type plants and embryo-lethal mutants. Therefore, the method can be used to characterize embryogenesis in Arabidopsis.

A Method for Characterizing Embryogenesis in Arabidopsis

This protocol outlines a method for observing embryogenesis in Arabidopsis via ovule clearance followed by the inspection of embryo pattern formation under a microscope.

שיטת אפיון מופרה ב תודרנית

Given the highly predictable nature of their development, Arabidopsis embryos have been used as a model for studies of morphogenesis in plants. However, ...

Investigating Tissue- and Organ-specific Phytochrome Responses using FACS-assisted Cell-type Specific Expression Profiling in Arabidopsis thaliana

Light mediates an array of developmental and adaptive processes throughout the life cycle of a plant. Plants utilize light-absorbing molecules called photoreceptors to sense and adapt to light. The red/far-red light-absorbing phytochrome photoreceptors have been studied extensively. Phytochromes exist as a family of proteins with distinct and overlapping functions in all higher plant systems in which they have been studied1. Phytochrome-mediated light responses, which range from seed germination through flowering and senescence, are often localized to specific plant tissues or organs2. Despite the discovery and elucidation of individual and redundant phytochrome functions through mutational analyses, conclusive reports on distinct sites of photoperception and the molecular mechanisms of localized pools of phytochromes that mediate spatial-specific phytochrome responses are limited. We designed experiments based on the hypotheses that specific sites of phytochrome photoperception regulate tissue- and organ-specific aspects of photomorphogenesis, and that localized phytochrome pools engage distinct subsets of downstream target genes in cell-to-cell signaling. We developed a biochemical approach to selectively reduce functional phytochromes in an organ- or tissue-specific manner within transgenic plants. Our studies are based on a bipartite enhancer-trap approach that results in transactivation of the expression of a gene under control of the Upstream Activation Sequence (UAS) element by the transcriptional activator GAL43. The biliverdin reductase (BVR) gene under the control of the UAS is silently maintained in the absence of GAL4 transactivation in the UAS-BVR parent4. Genetic crosses between a UAS-BVR transgenic line and a GAL4-GFP enhancer trap line result in specific expression of the BVR gene in cells marked by GFP expression4. BVR accumulation in Arabidopsis plants results in phytochrome chromophore deficiency in planta5-7. Thus, transgenic plants that we have produced exhibit GAL4-dependent activation of the BVR gene, resulting in the biochemical inactivation of phytochrome, as well as GAL4-dependent GFP expression. Photobiological and molecular genetic analyses of BVR transgenic lines are yielding insight into tissue- and organ-specific phytochrome-mediated responses that have been associated with corresponding sites of photoperception4, 7, 8. Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) of GFP-positive, enhancer-trap-induced BVR-expressing plant protoplasts coupled with cell-type-specific gene expression profiling through microarray analysis is being used to identify putative downstream target genes involved in mediating spatial-specific phytochrome responses. This research is expanding our understanding of sites of light perception, the mechanisms through which various tissues or organs cooperate in light-regulated plant growth and development, and advancing the molecular dissection of complex phytochrome-mediated cell-to-cell signaling cascades.

Investigating Tissue- and Organ-specific Phytochrome Responses using FACS-assisted Cell-type Specific Expression Profiling in Arabidopsis thaliana

The molecular basis of spatial-specific phytochrome responses is being investigated using transgenic plants that exhibit tissue- and organ-specific phytochrome deficiencies. The isolation of specific cells exhibiting induced phytochrome chromophore depletion by Fluorescence-Activated Cell Sorting followed by microarray analyses is being utilized to identify genes involved in spatial-specific phytochrome responses.

חקירת רקמות ו איברים ספציפיים התגובות Phytochrome באמצעות FACS בסיוע נייד מסוג פרופיל ביטוי ספציפי ארבידופסיס thaliana</em

Light mediates an array of developmental and adaptive processes throughout the life cycle of a plant. Plants utilize light-absorbing molecules called ...

Biology

Floral-dip Transformation of Arabidopsis thaliana to Examine pTSO2::&beta;-glucuronidase Reporter Gene Expression

The ability to introduce foreign genes into an organism is the foundation for modern biology and biotechnology. In the model flowering plant Arabidopsis thaliana, the floral-dip transformation method1-2 has replaced all previous methods because of its simplicity, efficiency, and low cost. Specifically, shoots of young flowering Arabidopsis plants are dipped in a solution of Agrobacterium tumefaciens carrying specific plasmid constructs. After dipping, the plants are returned to normal growth and yield seeds, a small percentage of which are transformed with the foreign gene and can be selected for on medium containing antibiotics. This floral-dip method significantly facilitated Arabidopsis research and contributed greatly to our understanding of plant gene function. In this study, we use the floral-dip method to transform a reporter gene, &beta;-glucuronidase (GUS), under the control of TSO2 promoter. TSO2, coding for the Ribonucleotide Reductase (RNR) small subunit3, is a cell cycle regulated gene essential for dNDP biosynthesis in the S-phase of the cell cycle. Examination of GUS expression in transgenic Arabidopsis seedlings shows that TSO2 is expressed in actively dividing tissues. The reported experimental method and materials can be easily adapted not only for research but also for education at high school and college levels.

Floral-dip Transformation of Arabidopsis thaliana to Examine pTSO2::&#946;-glucuronidase Reporter Gene Expression

This article illustrates the floral-dip method of Agrobacterium tumefaciens -mediated transformation of Arabidopsis thaliana. By introducing a cell-cycle regulated promoter-reporter, pTSO2::&beta;-glucuronidase (GUS), into Arabidopsis, we illustrates how one detects GUS reporter expression in transgenic seedlings.

Floral-לטבול טרנספורמציה של ארבידופסיס thaliana לבדיקת PTSO2: β-glucuronidase Gene Expression Reporter

The ability to introduce foreign genes into an organism is the foundation for modern biology and biotechnology. In the model flowering plant Arabidopsis ...

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from Arabidopsis thaliana Seeds

In flowering plants, the embryo develops within a nourishing tissue - the endosperm - surrounded by the maternal seed integuments (or seed coat). As a consequence, the isolation of plant embryos at early stages (1 cell to globular stage) is technically challenging due to their relative inaccessibility. Efficient manual dissection at early stages is strongly impaired by the small size of young Arabidopsis seeds and the adhesiveness of the embryo to the surrounding tissues. Here, we describe a method that allows the efficient isolation of young Arabidopsis embryos, yielding up to 40 embryos in 1 hr to 4 hr, depending on the downstream application. Embryos are released into isolation buffer by slightly crushing 250-750 seeds with a plastic pestle in an Eppendorf tube. A glass microcapillary attached to either a standard laboratory pipette (via a rubber tube) or a hydraulically controlled microinjector is used to collect embryos from droplets placed on a multi-well slide on an inverted light microscope. The technical skills required are simple and easily transferable, and the basic setup does not require costly equipment. Collected embryos are suitable for a variety of downstream applications such as RT-PCR, RNA sequencing, DNA methylation analyses, fluorescence in situ hybridization (FISH), immunostaining, and reporter gene assays.

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from Arabidopsis thaliana Seeds

We report an efficient and simple method to isolate embryos at early stages of development from Arabidopsis thaliana seeds. Up to 40 embryos can be isolated in 1 hr to 4 hr, depending on the downstream application. The procedure is suitable for transcriptome, DNA methylation, reporter gene expression, immunostaining and fluorescence in situ hybridization analyses.

בידוד יעיל ומהיר של עוברים משלבים מוקדמים<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em&gt; זרעים

In flowering plants, the embryo develops within a nourishing tissue - the endosperm - surrounded by the maternal seed integuments (or seed coat). As a ...

A Seed Coat Bedding Assay to Genetically Explore In Vitro How the Endosperm Controls Seed Germination in Arabidopsis thaliana

The Arabidopsis endosperm consists of a single cell layer surrounding the mature embryo and playing an essential role to prevent the germination of dormant seeds or that of nondormant seeds irradiated by a far red (FR) light pulse. In order to further gain insight into the molecular genetic mechanisms underlying the germination repressive activity exerted by the endosperm, a &#34;seed coat bedding&#34; assay (SCBA) was devised. The SCBA is a dissection procedure physically separating seed coats and embryos from seeds, which allows monitoring the growth of embryos on an underlying layer of seed coats. Remarkably, the SCBA reconstitutes the germination repressive activities of the seed coat in the context of seed dormancy and FR-dependent control of seed germination. Since the SCBA allows the combinatorial use of dormant, nondormant and genetically modified seed coat and embryonic materials, the genetic pathways controlling germination and specifically operating in the endosperm and embryo can be dissected. Here we detail the procedure to assemble a SCBA.

A Seed Coat Bedding Assay to Genetically Explore In Vitro How the Endosperm Controls Seed Germination in Arabidopsis thaliana

We present the procedure to assemble a seed coat bedding assay (SCBA) from Arabidopsis thaliana seeds. The SCBA was shown to be a powerful tool to explore genetically and in vitro how the endosperm controls seed germination in dormant seeds and in response to light cues. The SCBA is in principle applicable under any situation where the endosperm is suspected to influence embryonic growth.

מעיל זרע מצעים Assay לחקור גנטי<em&gt; במבחנה</em&gt; כיצד נביטת זרעי בקרת האנדוספרם ב<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em

The Arabidopsis endosperm consists of a single cell layer surrounding the mature embryo and playing an essential role to prevent the germination of ...

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

Developmental and environmental cues induce Ca2+ fluctuations in plant cells. Stimulus-specific spatial-temporal Ca2+ patterns are sensed by cellular Ca2+ binding proteins that initiate Ca2+ signaling cascades. However, we still know little about how stimulus specific Ca2+ signals are generated. The specificity of a Ca2+ signal may be attributed to the sophisticated regulation of the activities of Ca2+ channels and/or transporters in response to a given stimulus. To identify these cellular components and understand their functions, it is crucial to use systems that allow a sensitive and robust recording of Ca2+ signals at both the tissue and cellular levels. Genetically encoded Ca2+ indicators that are targeted to different cellular compartments have provided a platform for live cell confocal imaging of cellular Ca2+ signals. Here we describe instructions for the use of two Ca2+ detection systems: aequorin based FAS (film adhesive seedlings) luminescence Ca2+ imaging and case12 based live cell confocal fluorescence Ca2+ imaging. Luminescence imaging using the FAS system provides a simple, robust and sensitive detection of spatial and temporal Ca2+ signals at the tissue level, while live cell confocal imaging using Case12 provides simultaneous detection of cytosolic and nuclear Ca2+ signals at a high resolution.

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

Ca2+ signaling regulates diverse biological processes in plants. Here we present approaches for monitoring abiotic stress induced spatial and temporal Ca2+ signals in Arabidopsis cells and tissues using the genetically encoded Ca2+ indicators Aequorin or 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+ ...

Chromatin Immunoprecipitation Assay for the Identification of Arabidopsis Protein-DNA Interactions In Vivo

Intricate gene regulatory networks orchestrate biological processes and developmental transitions in plants. Selective transcriptional activation and silencing of genes mediate the response of plants to environmental signals and developmental cues. Therefore, insights into the mechanisms that control plant gene expression are essential to gain a deep understanding of how biological processes are regulated in plants. The chromatin immunoprecipitation (ChIP) technique described here is a procedure to identify the DNA-binding sites of proteins in genes or genomic regions of the model species Arabidopsis thaliana. The interactions with DNA of proteins of interest such as transcription factors, chromatin proteins or posttranslationally modified versions of histones can be efficiently analyzed with the ChIP protocol. This method is based on the fixation of protein-DNA interactions in vivo, random fragmentation of chromatin, immunoprecipitation of protein-DNA complexes with specific antibodies, and quantification of the DNA associated with the protein of interest by PCR techniques. The use of this methodology in Arabidopsis has contributed significantly to unveil transcriptional regulatory mechanisms that control a variety of plant biological processes. This approach allowed the identification of the binding sites of the Arabidopsis chromatin protein EBS to regulatory regions of the master gene of flowering FT. The impact of this protein in the accumulation of particular histone marks in the genomic region of FT was also revealed through ChIP analysis.

Chromatin Immunoprecipitation Assay for the Identification of Arabidopsis Protein-DNA Interactions In Vivo

Chromatin immunoprecipitation is a powerful technique for the identification of DNA binding sites of Arabidopsis proteins in vivo. This procedure includes chromatin cross-linking and fragmentation, immunoprecipitation with selective antibodies against the protein of interest, and qPCR analysis of bound DNA. We describe a simple ChIP assay optimized for Arabidopsis plants.

הכרומטין immunoprecipitation Assay עבור זיהוי של אינטראקציות החלבון-דנ&quot;א ארבידופסיס<em&gt; In vivo</em

Intricate gene regulatory networks orchestrate biological processes and developmental transitions in plants. Selective transcriptional activation and ...

Imaging Spatial Reorganization of a MAPK Signaling Pathway Using the Tobacco Transient Expression System

Visualization of dynamic signaling events in live cells has been a challenge. We expanded an established transient expression system, the biomolecular fluorescent complementation (BiFC) assay in tobacco epidermal cells, from testing protein-protein interaction to monitoring spatial distribution of signal transduction in plant cells. In this protocol, we used the BiFC assay to show that the interaction and the signaling between the Arabidopsis MAPKKK YODA and MAPK6 occur at the plasma membrane. When the scaffold protein BASL was co-expressed, the YODA-MAPK interaction redistributed and spatially co-polarized with CFP-BASL. This modified tobacco expression system allows for quick examination of signaling localization and dynamic changes (less than 4 days) and can accommodate multiple of fluorescent protein colors (at least three). We also presented detailed methods to quantify protein distribution (asymmetric spatial localization, or &#34;polarization&#34;) in tobacco cells. This advanced tobacco expression system has a potential to be used widely for quick testing of dynamic signaling events in live plant cells.

At the subcellular level, signaling events are dynamically modulated by developmental and environmental cues. Here we describe a protocol that employs the tobacco transient expression system to monitor dynamic protein-protein interaction and to disclose spatial organization of signal transduction in plant cells.

הדמית ארגון מחדש מרחבית של מסלול איתות MAPK שימוש במערכת הביטוי החולפת הטבק

Visualization of dynamic signaling events in live cells has been a challenge. We expanded an established transient expression system, the biomolecular ...

גאומגנטית שדה (GMF) וצמח אבולוציה: לחקור את ההשפעות של ביטול GMF ב

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מדידת ביטוי גנים בשכבות Aleurone שעורה מופגז עם תפוקה מוגברת

Inducible, תאים ייחודיים לסוג ביטוי תודרנית לבנה בתיווך דרך LhGR טרנס-הפעלה

שיטת אפיון מופרה ב תודרנית

חקירת רקמות ו איברים ספציפיים התגובות Phytochrome באמצעות FACS בסיוע נייד מסוג פרופיל ביטוי ספציפי ארבידופסיס thaliana

Floral-לטבול טרנספורמציה של ארבידופסיס thaliana לבדיקת PTSO2: β-glucuronidase Gene Expression Reporter

בידוד יעיל ומהיר של עוברים משלבים מוקדמים

מעיל זרע מצעים Assay לחקור גנטי

מדידת מרחב ובזמן Ca

הכרומטין immunoprecipitation Assay עבור זיהוי של אינטראקציות החלבון-דנ"א ארבידופסיס

הדמית ארגון מחדש מרחבית של מסלול איתות MAPK שימוש במערכת הביטוי החולפת הטבק