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

Dit werk werd gesteund door de São Paulo Research Foundation (FAPESP; Verlenen van 12/19561-0) en de Max-Planck-Gesellschaft. Elias F. Araújo (FAPEMIG 14/30594), Carolina C. Monte-Bello (FAPESP; Grant 14/10407-3), Valéria Mafra (FAPESP; Grant 14/07918-6), en Viviane C. H. da Silva (CAPES/CNPEM 24/2013) zijn dankbaar voor de beurzen. De auteurs bedanken Christian Meyer van het Institut Jean Pierre Bourgin (INRA, Versailles, Frankrijk) royaal voorzien van antilichamen tegen RPS6. De auteurs bedanken RTV UNICAMP en Ed Paulo Aparecido de Souza Manoel voor hun technische ondersteuning tijdens het geluid opnemen.

1. bereiding van de voedingsbodems voor vloeibare en vaste
<ol><li>Bereiden van een opgietvloeistof halve sterkte Murashige en Skoog (MS) medium met vitaminen [0,0125 mg/L cobalt(II) chloride pentahydraat 0,0125 mg/L copper(II) sulfaat, pentahydraat, 18.35 mg/L ethyleendiaminetetraacetaat ijzer(III) natrium, 3,10 mg/L Boorzuur, kaliumjodide, 8.45 mg/L van mangaan 0.415 mg/L sulfaat monohydraat, 0,125 mg/L natrium natriummolybdaat (dihydraat) p.a., 4.30 mg/L Zinksulfaat-heptahydraat, 166.01 mg/L calcium chloride, 85 mg/...

Deze geoptimaliseerde hydrocultuur structuur maakt het mogelijk de succesvolle in vitro cultuur van planten. Zaden ontkiemen goed op de solide medium op de pipet tip plat oppervlak, een aanzienlijke winst in vergelijking met systemen waar zaden doorweekt met de voedingsoplossing zijn. Een groot voordeel van dit systeem is dat tijdens de ontwikkeling van zaailing, wortels rechtstreeks contact met de vloeistof zonder de behoefte aan overdracht krijgen. Bovendien, chemische behandeling kan gemakkelijk worden toegep...

De voordelen van groeiende planten met behulp van hydrocultuur hebben algemeen erkend in de productie van grote uniforme planten en reproduceerbare experimenten1,2,3inschakelen. In dit systeem kan de compositie van de voedselkwaliiteit oplossing naar behoren wordt gecontroleerd en gerecycleerd langs alle stadia van plantengroei en ontwikkeling. Wortels zijn bovendien niet onderworpen aan de abiotische stress, zoals kan gebeuren in de bodem geteelde planten, zoals nutriënten honger en water deficiëntie4. Als planten gekweekt hydrocultuur aanwezig morfologische en fysiologische eigenschappen redelijk vergelijkbaar met degene die worden gekweekt in de bodem, dit systeem is in grote lijnen nog werkzaam zijn in onderzoek omdat het mogelijk de monitoring van wortel/schieten groei en hun oogsten maakt zonder verwondingen2,5.
Te wijten aan de mogelijkheid van het wijzigen van de samenstelling en de concentratie van de voedselkwaliiteit oplossing, is het meeste onderzoek met behulp van hydrocultuur voorwaarden verricht karakteriseren van de functies voor micro- en macronutriënten1,3 ,6,7,8. Nochtans, heeft dit systeem bleek zeer nuttig zijn voor een breed scala aan toepassingen in plantenbiologie, zodanig ophelderen van de functies van hormonen en chemische stoffen in planten. Bijvoorbeeld, de ontdekking van strigolactones als een nieuwe klasse van hormonen9 en het fenotype van de versnelde groei veroorzaakt door brassinosteroïde toepassing10 werden uitgevoerd onder hydrocultuur voorwaarden. Bovendien maakt dit systeem experimenten met gelabelde isotopen (b.v., 14N /15N en 13CO2)11,12 te evalueren hun opneming in de eiwitten en metabolieten door de Spectrometrie van de massa.
Gezien het belang van dit systeem in plantenonderzoek, een groot aantal hydrocultuur culturen is ontwikkeld in de afgelopen jaren, met inbegrip van systemen die gebruikmaken van (i) de overdracht van zaailingen uit platen met hydrocultuur containers3, 13; (ii) rockwool dat beperkt de toegang tot de vroege stadia van wortel ontwikkeling2,14,15; (iii) polyethyleen granulaat als het zwevende lichaam, waardoor de homogene toepassing van kleine moleculen/behandelingen moeilijk16; of (iv) een verminderd aantal planten9,17. Het volume van hydrocultuur tanks beschreven in veel van deze protocollen zijn meestal grote (kleine hoeveelheden variërend van 1-5 L, maximaal 32 L)18, waardoor de toepassing van chemische stoffen extreem duur. Hoewel weinig studies een hydrocultuur teelt onder aseptische condities8,beschrijven is19, de vergadering van het systeem meestal heel moeizaam, bestaande uit de perfecte aanpassing van nylon mazen in plastic of glas containers5,8,17,20.
Vanwege het belang van Arabidopsis thaliana als een model-plant, werden de meerderheid van hydrocultuur systemen ontworpen voor dit soort1,2,8,14,18, 19 , 20. niettemin, er zijn een paar studies rapportagefuncties de hydrocultuur groei van andere plantensoorten met een voorbehandeling van zaden ter verbetering van hun kiemkracht en synchronisatie tarieven in vitro8,16 . Om te kunnen werken op grote schaal, ontwikkelden we een protocol voor het opzetten van een eenvoudige en goedkope hydrocultuur onderhoudssysteem waarmee steriele omstandigheden voor de teelt van planten, met inbegrip van A. thaliana en andere soorten, zoals het gras Setaria viridis. De hier beschreven methode is geschikt voor verschillende experimenten, zoals de zaailing groei kan worden gemaximaliseerd, gesynchroniseerd en gemakkelijk gecontroleerd. Bovendien, dit systeem heeft vele voordelen als: (i) de montage is eenvoudig en de componenten ervan kunnen worden hergebruikt; (ii) hierdoor de gemakkelijke toepassing van verschillende chemische stoffen in de vloeistof; (iii) de zaailingen ontkiemen en groeien rechtstreeks in het kweekmedium zonder de behoefte aan overdracht aan de hydrocultuur systeem; (iv) de shoot en wortel ontwikkeling/groei nauw kunnen worden gecontroleerd en de zaailingen worden geoogst zonder schade; en (v) het maakt het mogelijk om te werken op grote schaal, behoud van fysiologische toestanden.

<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

Een breed scala van studies in plantenbiologie zijn uitgevoerd met behulp van hydrocultuur culturen. In dit werk, wordt een in vitro hydrocultuur groei systeem ontworpen voor de beoordeling van de plant reacties op chemische stoffen en andere stoffen van belang gepresenteerd. Dit systeem is zeer efficiënte bij het verkrijgen van homogene en gezond pootgoed voor de C3 en C4 model soorten Arabidopsis thaliana en Setaria viridis, respectievelijk. De steriele teelt vermijdt algen en micro-organismen verontreiniging, waarvan bekend is dat beperkende factoren voor de normale groei van planten en de ontwikkeling in hydrocultuur. Bovendien is dit systeem schaalbaar, waardoor de oogst van plantaardig materiaal op grote schaal met kleine mechanische schade, evenals de oogst van afzonderlijke delen van een plant indien gewenst. Een gedetailleerd protocol aan te tonen dat dit systeem een eenvoudige en goedkope assemblage heeft, aangezien het pipet rekken als het belangrijkste platform gebruikt voor de teelt van planten, wordt verstrekt. De haalbaarheid van dit systeem werd gevalideerd met behulp van Arabidopsis zaailingen te beoordelen van het effect van de drug AZD-8055, een chemische inhibitor van het streefcijfer van rapamycin (TOR) kinase. TOR remming ontdekt efficiënt zo spoedig 30 min na de behandeling van een AZD-8055 in roots en shoots. Bovendien weergegeven AZD-8055-behandelde planten het verwachte zetmeel-overmaat fenotype. We voorgesteld dit hydrocultuur systeem als een ideale methode voor onderzoekers van de plant gericht op het controleren van de actie van de fabriek inductoren of remmers, evenals evalueren van metabole fluxen met behulp van isotopen-labeling verbindingen waarvoor, in het algemeen, het gebruik van dure reagentia.

De TOR-kinase is een belangrijke regulator dat integreert voedingsstoffen en energie signalering ter bevordering van celproliferatie en groei in alle eukaryoten. Inspanningen om te verhelderen TOR functies in planten omvatten de generatie van Arabidopsis transgene lijnen met TOR voorwaardelijke repressie door middel van RNA-interferentie of kunstmatige microRNA28,30,31, gegeven het embry...

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

Een eenvoudige, veelzijdige en goedkope in vitro hydrocultuur systeem werd met succes geoptimaliseerd, inschakelen van grootschalige experimenten onder steriele omstandigheden. Dit systeem vergemakkelijkt de toepassing van chemische stoffen in een oplossing en hun efficiënte absorptie door wortels voor moleculaire, biochemische en fysiologische studies.

Een flexibele goedkope hydrocultuur systeem voor de beoordeling van de Plant reacties op kleine moleculen onder steriele omstandigheden

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

Methoden voor het uitvoeren van Kruisen in<em&gt; Setaria viridis</em&gt;, Een Nieuw Model Systeem voor de Grassen

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

Een snelle en efficiënte methode voor het beoordelen van pathogeniteit van Ustilago maydis op maïs- en teosintelijnen

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-plant, Steriel Microcosmi voor nodulatie en groei van de peulvrucht installatie<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; Met de stikstofbindende 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

Voorbehandeling van lignocellulose met Low-cost ionische vloeistoffen

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

Betrouwbare methode voor het beoordelen van zaadkieming, zaadrust en Sterfte onder veldomstandigheden

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

Meten van het vermogen van de vlucht van de Ambrosia kever, Platypus Quercivorus (Murayama), met behulp van een Low-Cost, kleine en eenvoudig geconstrueerd vlucht molen

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

Bouw van een Compact Low-Cost stralingsafscherming voor lucht-temperatuur sensoren in ecologische veldstudies

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

Bouw van een lage-kosten mobiele Incubator voor veld en het laboratoriumgebruik

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

Granen gewas oor tellen in het veld voorwaarden gebruik Zenithal RGB-afbeeldingen

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, een Low-cost Open-source Datalogger te schatten het watergehalte van Nonvascular cryptogamen

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