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

עבודה זו נתמכה על ידי קרן מחקר סאו פאולו (FAPESP; להעניק 12/19561-0), אגודת מקס פלאנק. אליאס פ Araújo (FAPEMIG 14/30594), קרולינה ג מונטה בלו (FAPESP; Mafra גרנט 14/10407-3), Valéria (FAPESP; גרנט 14/07918-6), ו- Viviane ג ה דה סילבה (גלימות/CNPEM 24/2013) אסירי תודה על המלגות. המחברים מודים כריסטיאן מאייר מ אינסטיטוט ז'אן פייר Bourgin (INRA, ורסאי, צרפת) על בנדיבות מתן נוגדנים נגד RPS6. המחברים תודה RTV UNICAMP והקלטת אד פאולו Aparecido de Souza מנואל לתמיכה טכנית שלהם במהלך השמע.

1. הכנת המדיה תרבות נוזלי ומוצק
<ol><li>להכין מדיום נוזלי באמצעות מדיום Murashige ו- Skoog (MS) בחצי כוח עם ויטמינים [0.0125 mg/L של cobalt(II) pentahydrate כלוריד, 0.0125 mg/L של copper(II) סולפט pentahydrate, 18.35 mg/L של נתרן ferric ethylenediaminetetraacetate, 3.10 מ ג/ליטר של . חומצת בור, 0.415 mg/L של אשלגן יודיד, 8.45 מ ג/ליטר של מנגן מונוהידראט, 0.125 מ"ג/ליטר של ?...

מבנה הידרופוני ממוטבת זה מאפשר התרבות מוצלחת במבחנה של צמחים. הזרעים לנבוט על המדיום מוצק על משטח שטוח של עצה פיפטה, רווח ניכר לעומת מערכות איפה זרעים רטובים עם הפתרון התזונתי. יתרון גדול של השיטה היא כי במהלך הפיתוח שתיל, שורשים לקבל ישירות עם המדיום הנוזלי ללא הצורך של העברה. יתר על כ...

היתרונות של שימוש הידרופוניקה גידול צמחים זוהו נרחב בייצור של צמחים גדולה ואחידה, הפעלת ניסויים לשחזור1,2,3. במערכת זו, ההרכב של הפתרון התזונתי יכול להיות כראוי נשלטים ועל ממוחזר לאורך כל שלבי התפתחות וצמיחה של הצמח. יתר על כן, שורשים לא נתון והאביוטיים מושם, כפי שעלול לקרות בצמחים שגודלו בקרקע, כגון חומר מזין הרעבה ומים מחסור4. כמו הצמחים גדלו hydroponically נוכח פיזיולוגיים מורפולוגיים תכונות דומים למדי לאלו תרבותי בקרקע, מערכת זו כבר בהרחבה מועסקים במחקר כי זה מאפשר פיקוח על צמיחה שורש/לירות קצירת שלהם מבלי פציעות2,5.
בשל האפשרות של שינוי הרכב ואת ריכוז של הפתרון התזונתי, רוב המחקרים שימוש בתנאים הידרופוני בוצעה כדי לאפיין את הפונקציות של מיקרו - ו macronutrients1,3 ,6,7,8. עם זאת, מערכת זו הוכיחה להיות מאוד שימושי למגוון רחב של יישומים בביולוגיה הצמח, כגון להבהיר את הפונקציות של הורמונים וכימיקלים בצמחים. כך למשל, גילוי סטריגולקטונים כמו סוג חדש של הורמונים9 ו של פנוטיפ הצמיחה המואצת המופעלות על-ידי יישום ברסינוסטרואיד10 בוצעו בתנאים הידרופוני. יתר על כן, מערכת זו מאפשרת ניסויים עם איזוטופים שכותרתו (למשל, 14N /15N ו- 13CO2)11,12 להעריך שלהם שהשתלבה חלבונים ו מטבוליטים באמצעות ספקטרומטר מסה.
בהתחשב החשיבות של מערכת זו במחקר הצמח, מספר גבוה של תרבויות הידרופוני תוכנן בהשנים האחרונות, כולל מערכות המשתמשות (i) את ההעברה של שתילים של פלטות מיכלי הידרופוני3, 13; (ii) rockwool המגבילים גישה בשלבים המוקדמים של שורש פיתוח2,14,15; (iii) פוליאתילן מגרסת כמו הגוף צף, מה שהופך את היישום הומוגנית של מולקולות קטנות/טיפולים קשה16; או (iv) מופחתת מספר צמחים9,17. הנפח של טנקים הידרופוני תיאר ברבות מן הפרוטוקולים האלו הם בדרך כלל גדולים (אחסון קטן הנע בין 1-5 L, עד 32 L)18, מה שהופך את היישום של כימיקלים יקר מאוד. למרות מחקרים מעטים לתאר ההידרופוניות תחת תנאים aseptic8,19, ההרכבה של המערכת בדרך כלל די מייגעת, המורכב ההתאמה המושלמת של רשתות שינוי ניילון פלסטיק או זכוכית מכולות5,8,17,20.
בשל החשיבות של תודרנית לבנה כמו צמח מודל, הרוב המכריע של הידרופוניקה מערכות תוכננו עבור זה מינים1,2,8,14,18, 19 , 20. עם זאת, ישנם כמה מחקרים דיווח התכונות גידול הידרופוני מיני צמחים אחרים עם רעלני של זרעים לשפר את הנביטה שלהם ומחשיבה סינכרון במבחנה8,16 . כדי לעבוד בקנה מידה גדול, פיתחנו פרוטוקול עבור הגדרת מערכת הידרופוני תחזוקה פשוטה, בעלות נמוכה המאפשר בתנאים סטריליים לגידול צמחים, כולל לבנה א ו מינים אחרים, כגון הדשא זיפן דגולה. השיטה המתוארת כאן מתאימה לניסויים שונים, ככל הגידול שתיל יכול להיות מוגדל, מסונכרנים, בקלות תחת פיקוח. יתר על כן, מערכת זו יש יתרונות רבים כמו: (i) על מנת להרכיב וסופן ולהשתמש מרכיביו; (ii) זה מאפשר את יישום קל של כימיקלים שונים לתוך המדיום הנוזלי; (iii) את השתילים לנבוט ולגדול ישירות בהמדיום תרבות ללא הצורך של העברה אל מערכת הידרופוניקה; (iv) לירות ושורש הפיתוח/הגידול יכול להיות תחת פיקוח צמוד, השתילים נקצרים ללא פיצויים; ו (v) זה עושה את זה אפשרי לעבודה בקנה מידה גדול, שמירה על מצבים פיזיולוגיים.

<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

מגוון רחב של לימודי בביולוגיה צמח מבוצעות באמצעות תרביות הידרופוני. בעבודה זו, מוצג במבחנה גידול הידרופוני מערכת המיועדת הערכת התגובות מפעל כימיקלים וחומרים אחרים עניין. מערכת זו היא היעילה ביותר בהשגת שתילים הומוגנית ובריא של C3 ו- C4 דגם מינים תודרנית לבנה , זיפן דגולה, בהתאמה. טיפוח סטרילי מונע אצות וזיהום מיקרואורגניזם, אשר ידועים גורמים מגבילים צמח רגיל לצמיחה ופיתוח בהידרופוניקה. בנוסף, מערכת זו היא מדרגית, המאפשר את היבול של חומר צמחי בקנה מידה גדול עם נזקים מכניים קלים, כמו גם את היבול של חלקים נפרדים של צמח במידת הצורך. פרוטוקול מפורט הוכחת כי מערכת זו יש הרכבה קלה, בעלות נמוכה, כפי שהיא משתמשת פיפטה מתלים כפלטפורמה העיקרי לגידול צמחים, מסופק. הכדאיות של מערכת זו אומתה באמצעות תודרנית השתילים כדי להעריך את ההשפעה של הסם AZD-8055, מעכב כימי של היעד של קינאז rapamycin (טור). טור עיכוב ביעילות זוהה מוקדם ככל 30 דקות לאחר טיפול AZD-8055 ב רוטס & שוטס. יתר על כן, צמחים AZD 8055-שטופלו מוצגים על פנוטיפ עמילן-עודף הצפוי. הצענו מערכת הידרופוני זו כמו שיטת אידיאלי עבור חוקרי הצמחים במטרה לפקח על הפעולה של הצמח inducers או מעכבי, כמו גם באשר להעריך פלקסים מטבולית באמצעות תיוג-איזוטופ תרכובות אשר, באופן כללי, מחייב שימוש יקר ריאגנטים.

קינאז TOR הוא מווסת הגדולות המשלבת חומרי מזון ואנרגיה איתות לקדם את התפשטות תאים וכן מגידול כל פרוקריוטים. מאמצים התירי פונקציות תור בצמחים כוללים את הדור של תודרנית הטרנסגניים שורות המכילות דיכוי מותנה תור דרך התערבות RNA או microRNA מלאכותי28,<sup class="xref...

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

מערכת פשוטה רב-תכליתי, בעלות נמוכה במבחנה הידרופוני בהצלחה אופטימלי, הפעלת ניסויים בקנה מידה גדול בתנאים סטריליים. מערכת זו מקלה על היישום של חומרים כימיים פתרון וספיגה יעילה שלהם על ידי השורשים ללימודי מולקולרית, ביוכימיה ו פיזיולוגיים.

עלות נמוכה גמיש מערכת הידרופונית להערכת תגובות צמח מולקולות קטנות בתנאים סטריליים

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

שיטות לביצוע צלבים ב<em&gt; Setaria viridis</em&gt;, מערכת דגם חדש לעשבים

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

שיטה מהירה ויעילה להערכת פתוגניות של מיאדי אוסטילגו על קווי תירס וטוסינטה

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-צמח, סטרילי מיקרוקוסמוס לNodulation וצמיחה של צמח הקטניות<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; עם סימביונט Rhizobial<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

המקדים של ביומסה Lignocellulosic עם נוזלים יוניים בעלות נמוכה

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

דרך אמין להערכת זרע נביטה, תרדמת, ותמותה בתנאי שדה

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

מדידת היכולת טיסה של החיפושית אמברוזיה, ברווזן Quercivorus (Murayama), באמצעות בעלות נמוכה, קטנה, טיסה מתוכננת בקלות מיל

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

בניית מגן קרינה נמוכים קומפקטי לחיישני הטמפרטורה בלימודי שדה אקולוגי

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

הקמת חממה נייד בעלות נמוכה עבור שדה והשתמש מעבדה

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

האוזן יבול הדגנים ספירה בשדה תנאי שימוש בתמונות RGB זניתי לשעה

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, אוגר נתונים קוד פתוח בעלות נמוכה כדי להעריך את תכולת המים 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 ...