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 arbeidet ble støttet av São Paulo Research Foundation (FAPESP; Gi 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 takknemlig for stipendene. Forfatterne takker Christian Meyer fra Institut Jean Pierre Bourgin (INRA, Versailles, Frankrike) for generøst å gi antistoffer mot RPS6. Forfatterne takker RTV UNICAMP og Ed Paulo Aparecido de Souza Manoel deres kundestøtte under lyden innspilling.

1. forberedelse flytende og fast kultur medier
<ol><li>Forberede en flytende medium med vitaminer [0.0125 mg/L av cobalt(II) chloride pentahydrate, 0.0125 mg/L av copper(II) sulfate pentahydrate, 18.35 mg/L av ethylenediaminetetraacetate ferric natrium, 3,10 mg/L av halv-styrke Murashige og Skoog (MS) medium borsyre, 0.415 mg/L av kalium iodide, 8.45 mg/L av manganese sulfate laktosemonohydrat, 0.125 mg/L av natrium molybdate dihydrate, 4.30 mg/L av sinksulfat heptahydrate, 166.01 mg/L av veisalt, 85 mg/L av kalium dih...

Denne optimaliserte hydroponic strukturen kan lykkes i vitro kultur planter. Frø germinate på solid middels på pipette tips flatt underlag, en betydelig gevinst i forhold til systemer der frø er fuktet med næringsstoffet løsning. En stor fordel av dette systemet er at under frøplante utvikling, røtter ta direkte kontakt med flytende medium uten behov for overføring. Videre kan kjemisk behandling enkelt brukes i flytende medium i en redusert volum. Fuktighet holdes høy, unngå fordampning av næringssto...

Fordelene med voksende planter bruker hydroponics har vært anerkjent i produksjon av store og ensartet planter, aktivere reproduserbar eksperimenter1,2,3. I dette systemet, kan sammensetningen av nutritive løsningen være kontrollert og resirkulert langs alle faser av plantevekst og utvikling. Videre utsettes røtter ikke for abiotiske påkjenninger, som kan skje i jord-vokst planter, for eksempel næringsstoffer sult og vann mangel4. Som planter dyrket hydroponically stede morfologiske og fysiologiske trekk ganske lik de kultivert i jord, har dette systemet vært grovt ansatt i forskning fordi overvåking av rot/skyte vekst og deres høsting uten skader2,5.
På grunn av muligheten for å endre sammensetningen og konsentrasjonen av nutritive løsningen, meste av forskningen hydroponic betingelser er utført betegner funksjonene til mikro- og makronæringsstoffer1,3 ,6,7,8. Men dette systemet har vist seg for å være svært nyttig for et bredt spekter av programmer i anlegget biologi, slik som å belyse funksjonene av hormoner og kjemikalier i planter. For eksempel oppdagelsen av strigolactones som en ny klasse av hormoner9 og akselererende vekst fenotypen utløst av brassinosteroid programmet10 ble utført under hydroponic forhold. Videre, dette systemet muliggjør eksperimenter med merket isotoper (f.eks, 14N /15N og 13CO2)11,12 evaluere inn i proteiner og metabolitter av massespektrometri.
Vurderer betydningen av dette systemet i planteforskning, et høyt antall hydroponic kulturer er designet i de siste årene, inkludert systemer som bruker (i) overføring av frøplanter fra platene til hydroponic beholdere3, 13; (ii) rockwool som begrenser tilgang til de tidlige stadiene av root utvikling2,14,15; (iii) polyetylen granulate som flytende kroppen, noe som gjør programmet homogen av små molekyler og behandling vanskelig16; eller (iv) en redusert antall planter9,17. Volumet av hydroponic tanker beskrevet i mange av disse protokollene er vanligvis store (små volumer som spenner fra 1-5 L, opp til 32 L)18, som gjør bruk av kjemikalier som er svært kostbart. Selv om noen studier gjør beskrive en hydroponic dyrking under aseptiske forhold8,er19, montering av systemet vanligvis ganske arbeidskrevende, bestående av perfekt justering av nylon masker i plast eller glass beholdere5,8,17,20.
På grunn av viktigheten av Arabidopsis thaliana som, ble fleste hydroponics systemer utformet for denne arten1,2,8,14,18, 19 , 20. likevel er det noen studier rapporterer hydroponic vekst funksjonene andre plantevekster med en forbehandling av frø å forbedre sin spiring og synkronisering priser i vitro8,16 . For å arbeide i stor skala, utviklet vi en protokoll for å sette opp en enkel og rimelig vedlikehold hydroponic system som muliggjør sterile forhold for voksende planter, inkludert A. thaliana og andre arter, som gresset Setaria viridis. Metoden beskrevet her er egnet for forskjellige eksperimenter, frøplante veksten kan maksimeres, synkronisert, og lett overvåkes. Videre, dette systemet har mange fordeler som: (i) sin montering er grei og komponentene kan brukes igjen; (ii) det tillater enkel bruk av ulike kjemikalier til flytende medium; (iii) seedlings spirer og vokser direkte i kultur medium uten behov for overføring til hydroponics systemet; (iv) skyte og root utvikling/vekst kan være nøye tilsyn og seedlings høstes uten skader; og (v) det gjør det mulig å arbeide i stor skala, opprettholde fysiologiske forhold.

<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 rekke studier i plant biology utføres ved hjelp av hydroponic kulturer. I dette arbeidet vises et i vitro hydroponic vekst system designet for å vurdere anlegget Svar å kjemikalier og andre stoffer rundt. Dette systemet er svært effektiv i å oppnå homogene og sunn seedlings C3 og C4 modell arter Arabidopsis thaliana og Setaria viridis, henholdsvis. Sterilt dyrking unngår alger og microorganism forurensning, som er kjent for Begrensende faktorer for plante normal vekst og utvikling i hydroponics. I tillegg er dette systemet skalerbar, slik at avlingen av plantemateriale i stor skala med mindre mekaniske, samt innhøstingen av enkeltdeler av en plante hvis ønskelig. En detaljert protokoll viser at dette systemet har en enkel og rimelig forsamling, som den bruker pipette stativer som den viktigste plattformen for voksende planter, tilbys. Muligheten for dette systemet ble validert ved hjelp Arabidopsis planter for å vurdere effekten av stoffet AZD-8055, en kjemisk hemmer av målet på rapamycin (TOR) kinase. TOR hemming fant effektivt så tidlig som 30 min etter en AZD-8055 behandling i røtter og skyter. Videre vises AZD 8055-behandlet planter forventet stivelse-overflødig fenotypen. Vi foreslått denne hydroponic system som en ideell metode for plante forskere å overvåke av anlegget indusere eller hemmere, samt å vurdere metabolske flukser bruker isotop-merking forbindelser som vanligvis krever bruk av dyre reagenser.

TOR kinase er en viktig regulator som integrerer næringsstoffer og energi signalering å fremme celle spredning og vekst i alle eukaryoter. Innsats for å belyse TOR funksjoner i planter inkludere generering av Arabidopsis transgene linjer som inneholder TOR betinget undertrykkelse gjennom RNA-interferens eller kunstig microRNA28,30,31, gitt embryoet dødelige fenotypen TOR knockout pla...

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 enkel, allsidig og rimelig i vitro hydroponic system ble optimalisert, slik at store eksperimenter under sterile forhold. Dette systemet muliggjør bruk av kjemikalier i en løsning og deres effektive absorpsjon av røtter for molekylær biokjemiske og fysiologiske studier.

En fleksibel lavpris Hydroponic System for å vurdere anlegget Svar å 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 Kors i<em&gt; Setaria viridis</em&gt;, Et nytt modellsystem for de Gress

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 rask og effektiv metode for å vurdere patogenitet av Ustilago maydis på Maize og Teosinte Lines

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-anlegg, Sterile mikrokosmos for Nodulation og Vekst av legume 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 av lignocellulose biomasse med Lavpris 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

Pålitelig metode for å vurdere frø spiring, Dormancy, og dødelighet under feltforhold

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

Måle flyturen evne til Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), et rimelig, lite og lett bygget fly 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

Byggingen av en kompakt rimelig stråling Shield for Air temperatur sensorer i økologiske feltstudier

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

Byggingen av en rimelig Mobile inkubator for feltet og laboratoriebruk

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 beskjære øret telling i feltet betingelser ved hjelp av Zenithal RGB-bilder

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 rimelig åpen kildekode Datalogger å anslå vanninnholdet av 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 ...