Name: a flexible low cost hydroponic system for assessing plant responses to small molecules in sterile conditions
Uploaded: 2018-08-25T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af São Paulo Research Foundation (FAPESP; Giv 12/19561-0) og Max Planck Society. Elias F. Araújo (FAPEMIG 14/30594), Carolina C. Monte-Bello (FAPESP; Grant 14/10407-3), Valéria Mafra (FAPESP; Grant 14/07918-6), og Viviane C. H. da Silva (KAPPER/CNPEM 24/2013) er taknemmelig for stipendiaterne. Forfatterne takke Christian Meyer fra Institut Jean Pierre Bourgin (INRA, Versailles i Frankrig) for generøst at give antistoffer mod RPS6. Forfatterne takke RTV UNICAMP og Ed Paulo Aparecido de Souza Manoel for deres tekniske support under audio optagelse.

1. forberedelse af flydende og fast kultur medier
<ol><li>Forberede en flydende medium med halv styrke Murashige og Skoog (MS) medium med vitaminer [0.0125 mg/L af cobalt(II) chlorid pentahydrat, 0.0125 mg/L af copper(II) sulfat pentahydrat, 18.35 mg/L af ethylendiamintetraacetat jern natrium, 3.10 mg/L borsyre, 0.415 mg/L af kaliumiodid, 8.45 mg/L af mangan sulfat monohydrat, 0,125 mg/L af natrium molybdat dihydrat, 4,30 mg/L af zinksulfat en, 166.01 mg/L af calciumchlorid, 85 mg/L af kalium dihydrogen fosfat, 950 mg/...

Denne optimerede hydroponiske struktur gør det muligt for vellykket i vitro kultur af planter. Frøene spire godt på den solide medium på pipette tip flad overflade, en betydelig gevinst i forhold til systemer, hvor frø er gennemblødt med naeringsoploesningen. En stor fordel ved dette system er, at under udvikling sætteplante rødder får direkte kontakt med den flydende medium uden brug af overføringen. Derudover kan kemisk behandling let anvendes i Lage i en reduceret mængde. Luftfugtighed holdes højt...

Fordele af voksende planter ved hjælp af hydroponics har været bredt anerkendt i produktion af store og ensartede planter, giver reproducerbare eksperimenter1,2,3. I dette system, kan sammensætningen af den ernæringsmæssige løsning være ordentligt kontrolleret og genanvendt langs alle stadier af planternes vækst og udvikling. Derudover udsættes rødderne ikke for abiotiske understreger, som kan ske i jord-dyrkede planter, såsom næringsstof sult og vand mangel4. Som planter dyrkes hydroponically nuværende morfologiske og fysiologiske træk nogenlunde svarende til de dyrkes i jord, er dette system blevet bredt ansat i forskning fordi det giver mulighed for overvågning af root/skyde vækst og deres høst uden skader2,5.
På grund af muligheden for at ændre sammensætning og koncentration af de næringssalte løsning, de fleste af forskningen ved hjælp af hydroponiske betingelser er blevet udført for at karakterisere funktionerne af mikro- og makronæringsstoffer1,3 ,6,7,8. Men dette system har vist sig for at være meget nyttigt for en bred vifte af applikationer i Plantebiologi, såsom at belyse funktionerne af hormoner, og kemikalier i planter. For eksempel, opdagelsen af strigolactones som en ny klasse af hormoner9 og accelereret vækst fænotype udløst af brassinosteroid ansøgning10 blev udført på hydroponiske betingelser. Desuden, dette system giver mulighed for eksperimenter med mærket isotoper (f.eks., 14N /15Nielsen og 13CO2)11,12 at evaluere deres inkorporering i proteiner og metabolitter ved massespektrometri.
I betragtning af betydningen af dette system i planteforskning, et stort antal af hydroponiske kulturer er designet i de sidste par år, herunder systemer, der bruger (i) overføringen af stiklinger fra plader til hydroponiske containere3, 13; (ii) rockwool, der begrænser adgangen til de tidlige stadier af roden udvikling2,14,15; (iii) polyethylen granulat som flydende kroppen, hvilket gør en ensartet gennemførelse af små molekyler/behandlinger vanskeligt16; eller (iv) et reduceret antal planter9,17. Mængden af hydroponiske tanke beskrevet i mange af disse protokoller er normalt store (små mængder spænder fra 1-5 L, op til 32 L)18, som gør anvendelse af kemikalier ekstremt dyre. Selvom nogle undersøgelser beskrive en hydroponiske dyrkning under aseptiske forhold8,er19, samling af systemet normalt ganske besværligt, bestående af den perfekte tilpasning af nylon masker i plast eller glas containere5,8,17,20.
På grund af betydningen af Arabidopsis thaliana som en model plante, er størstedelen af hydroponics systemer designet til denne arter1,2,8,14,18, 19 , 20. ikke desto mindre, der er et par undersøgelser rapporteringsfunktioner hydroponiske vækst af andre plantearter med en forbehandling af frø til at forbedre deres spireevne og synkronisering satser in vitro-8,16 . For at arbejde på en stor skala, udviklede vi en protokol til at oprette en enkel og billig vedligeholdelse hydroponiske system, der gør det muligt for sterile forhold til dyrkning af planter, herunder A. thaliana og andre arter, såsom græs Setaria viridis. Metoden beskrevet her er velegnet til forskellige eksperimenter, som sætteplante vækst kan maksimeres, synkroniseret og nemt overvåges. Desuden, dette system har mange fordele som: (i) sin forsamling er ligetil og dets komponenter kan genbruges; (ii) det giver mulighed for nem anvendelse af forskellige kemikalier i det flydende miljoe; (iii) frøplanter spire og vokse direkte i dyrkningsmediet uden brug af overføringen til hydroponics system; (iv) skyde og root udvikling/vækst kan blive nøje overvåget og planter er høstet uden skader; og (v), det gør det muligt at arbejde på en stor skala, fastholde fysiologiske tilstande.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>100983</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hypochlorite solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>425044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polysorbate 20&#160;&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2287</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murashige and Skoog (MS) medium including vitamins&#160;</td>
			<td>Duchefa Biochemie</td>
			<td>M0222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) monohydrate</td>
			<td>Duchefa Biochemie</td>
			<td>M1503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>484016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminar flow hood</td>
			<td>Telstar</td>
			<td>BH-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotplate</td>
			<td>AREC</td>
			<td>F20510011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Growth chamber</td>
			<td>Weiss Technik</td>
			<td>HGC 1514</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Petri dish (150 mm x 25 mm)</td>
			<td>Uniglass</td>
			<td>189.006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L pipette tip racks&#160;</td>
			<td>Kasvi</td>
			<td>K8-200-5 *</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>300 &#956;L multichannel pipette</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3122000060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>300 &#956;L pipette tips</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30073088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L pipette&#160;</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3120000054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L pipette tips</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30000870</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Tramontina</td>
			<td>25912/108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezer</td>
			<td>ABC Instrumentos</td>
			<td>702915</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2771</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive transparent tape (45mm x 50m)</td>
			<td>Scotch 3M</td>
			<td>5803</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable plastic boxes, external dimensions: 353 mm (L)x 178 mm (W) x 121mm (H)</td>
			<td>Maxipac</td>
			<td>32771</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a flexible low cost hydroponic system for assessing plant responses to small molecules in sterile conditions

En bred vifte af undersøgelser i Plantebiologi udføres ved hjælp af hydroponiske kulturer. I dette arbejde præsenteres en in vitro- hydroponiske vækst system designet til at vurdere plante svar til kemikalier og andre stoffer af interesse. Dette system er yderst effektive i at opnå homogen og sunde planter af C3 og C4 model arter Arabidopsis thaliana og Setaria viridis, henholdsvis. Steril dyrkning undgår alger og mikroorganisme forurening, som er kendt for begrænsende faktorer for planternes normale vækst og udvikling i hydroponics. Hertil kommer, er dette system skalerbar, aktivering høsten af plantemateriale i stor skala med mindre mekaniske skader, samt høst af enkelte dele af en plante, hvis det ønskes. En detaljeret protokol demonstrerer, at dette system har en nem og billig forsamling, som det anvender pipette stativer som den vigtigste platform for dyrkning af planter, er fastsat. Muligheden for dette system blev valideret ved hjælp af Arabidopsis stiklinger til at vurdere effekten af lægemidlet AZD-8055, en kemisk hæmmer til målet på rapamycin (TOR) kinase. TOR hæmning var effektivt opdaget så tidligt som 30 min efter en AZD-8055 behandling i rødder og skud. Desuden vises AZD-8055-behandlede planter den forventede stivelse-overskydende fænotype. Vi foreslog dette hydroponiske system som en ideel metode til plante forskere med det formål at overvåge virkningen af plante induktorer eller hæmmere, samt at vurdere metaboliske strømme ved hjælp af isotop-mærkning forbindelser, som generelt kræver brugen af dyre reagenser.

TOR kinase er en væsentlig regulator, der integrerer næringsstoffer og energi signalering fremme celledelingen og vækst i alle eukaryoter. Bestræbelser på at belyse TOR funktioner i planter omfatter generation af Arabidopsis transgene linjer, der indeholder TOR betinget undertrykkelse gennem RNA-interferens eller kunstige mikroRNA28,30,31, givet embryo dødbringende Fænotypen af TO...

Watch this Scientific Journal Video about A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions at JoVE.com

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

En simpel, alsidig og billig in vitro- hydroponiske system var med held optimeret, aktivering storskalaforsøg under sterile forhold. Dette system letter anvendelsen af kemikalier i en løsning og deres effektive absorption af rødder for Molekylær, biokemiske og fysiologiske undersøgelser.

En fleksibel lavpris hydroponiske System til vurdering af plante svar til små molekyler i Sterile forhold

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

Research

JoVE Journal

Environment

Methods for Performing Crosses in Setaria viridis, a New Model System for the Grasses

Methods for Performing Crosses in Setaria viridis, a New Model System for the Grasses

Metoder for Performing Crosses i<em&gt; Setaria viridis</em&gt;, En ny model for at se de Græsser

Setaria viridis is an emerging model system for C4 grasses. It is closely related to the bioenergy feed stock switchgrass and the grain crop foxtail ...

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

En hurtig og effektiv metode til vurdering af Ustilago maydis's patogenitet på majs- og teosintelinjer

Maize is a major cereal crop worldwide. However, susceptibility to biotrophic pathogens is the primary constraint to increasing productivity. U. maydis is ...

Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti

Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti

Single-anlæg, Sterile mikrokosmos for rodknolddannelse og vækst af bælgplanter Plant<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; Med Rhizobial Symbiont<em&gt; Sinorhizobium meliloti</em

Rhizobial  bacteria form symbiotic, nitrogen-fixing nodules on the roots of compatible host  legume plants.  One  of the most well-developed model systems ...

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

Forbehandling af lignocellulose biomasse med Lavprisselskaber ioniske væsker

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

Reliable Method for Assessing Seed Germination, Dormancy, and Mortality under Field Conditions

Pålidelig metode til at vurdere Seed Spiring, dvaletilstand, og Dødelighed under markforhold

We describe techniques for approximating seed bank dynamics over time using Helianthus annuus as an example study species. Strips of permeable polyester ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Måling af flyvning evne til Ambrosia Bille, Platypus Quercivorus (Murayama), ved hjælp af en billig, lille og let bygget flyvning Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

Construction of a Compact Low-Cost Radiation Shield for Air-Temperature Sensors in Ecological Field Studies

Opførelse af et kompakt Low-Cost stråling skjold for luft-temperatur sensorer i økologiske feltundersøgelser

Low cost temperature sensors are increasingly used by ecologists to assess climatic variation and change on ecologically relevant scales. Although ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Konstruktion af en billig mobil inkubator for feltet og laboratoriebrug

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

Cereal Crop Ear Counting in Field Conditions Using Zenithal RGB Images

Korn afgrøde øre optælling i feltet betingelser ved hjælp af Zenithal RGB-billeder

Ear density, or the number of ears per square meter (ears/m2), is a central focus in many cereal crop breeding programs, such as wheat and barley, ...

BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams

BtM, en lavpris-Open-source Datalogger til at anslå vandindholdet i Nonvascular Cryptogams

Communities of nonvascular cryptogams, such as mosses or lichens, are an important part of the Earth's biodiversity, contributing to the regulation of the ...