Name: a flexible low cost hydroponic system for assessing plant responses to small molecules in sterile conditions
Uploaded: 2018-08-25T13:30:00
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Este trabalho foi financiado pela Fundação de pesquisa de São Paulo (FAPESP; Conceder 12/19561-0) e a sociedade Max Planck. Elias F. Araújo (FAPEMIG 14/30594), Carolina C. Monte-Bello (FAPESP; Grant 10407-14/3), Valéria Mafra (FAPESP; Grant 14/07918-6), e Viviane C. H. da Silva (CAPES/CNPEM 24/2013) é grato para as bolsas. Os autores agradecer Christian Meyer do Institut Jean Pierre Bourgin (INRA, Versailles, França) generosamente fornecendo anticorpos contra RPS6. Os autores agradecer RTV UNICAMP e Manoel Ed Paulo Aparecido de Souza, pelo apoio técnico durante o áudio de gravação.

1. preparação de meios de cultura líquidos e sólidos
<ol><li>Preparar um meio líquido, usando o meio de Murashige e Skoog (MS) de meia-força com vitaminas [0,0125 mg/L de cloreto de cobalt(II) penta-hidratado, 0,0125 mg/L de sulfato de cobre (II) penta-hidratado, 18,35 mg/L de sódio férrico de tetrassódio, 3,10 mg/L de ácido bórico, 0,415 mg/L de iodeto de potássio, 8,45 mg/L de manganês sulfato monohidrato, 0,125 mg/L de molibdato de sódio di-hidratado, 4,30 mg/L de sulfato de zinco hepta-hidratado, 166,...

Essa estrutura hidropônica otimizada permite a cultura de sucesso em vitro de plantas. As sementes germinam bem sobre o meio sólido na superfície plana de ponta de pipeta, um ganho considerável em comparação com sistemas onde as sementes estão encharcadas com a solução nutriente. Uma grande vantagem deste sistema é que durante o desenvolvimento das mudas, raízes diretamente em contato com o meio líquido sem a necessidade de transferência. Além disso, tratamento químico pode ser facilmente aplicado...

As vantagens de crescer plantas usando hidroponia tem sido amplamente reconhecidas na produção de plantas grandes e uniformes, possibilitando experiências reprodutíveis1,2,3. Neste sistema, a composição da solução nutritiva pode ser adequadamente controlada e reciclada ao longo de todas as fases de desenvolvimento e crescimento das plantas. Além disso, as raízes não estão sujeitos ao estresse abiótico, como pode acontecer em plantas de solo cultivado, como nutriente fome e água deficiência4. Como as plantas crescidas hydroponically presentes morfológicas e fisiológicas características bastante semelhantes da cultivadas no solo, este sistema tem sido amplamente empregado em pesquisa porque permite o acompanhamento do crescimento da raiz/fotografar e sua colheita sem lesões de2,5.
Devido à possibilidade de alterar a composição e a concentração da solução nutritiva, a maioria da pesquisa usando condições hidropônicas tem sido realizado para caracterizar as funções de micro e macronutrientes1,3 ,6,7,8. No entanto, este sistema provou para ser muito útil para uma ampla gama de aplicações em biologia vegetal, tal como para elucidar as funções dos hormônios e substâncias químicas em plantas. Por exemplo, a descoberta de estrigolactonas como uma nova classe de hormônios9 e o fenótipo de crescimento acelerado, desencadeada por brassinosteroid aplicação10 foram realizadas em condições hidropônicas. Além disso, este sistema permite experimentos com isótopos rotulados (por exemplo, 14N /15N e 13CO2)11,12 , para avaliar sua incorporação de proteínas e metabólitos por espectrometria de massa.
Considerando a importância deste sistema na pesquisa da planta, foi projetado um elevado número de culturas hidropônicas nos últimos anos, incluindo sistemas que usam a (i) a transferência de mudas de placas para recipientes hidropônico3, 13; (ii) rockwool que limita o acesso aos estágios iniciais de desenvolvimento do raiz2,14,15; (iii) polietileno granulado como o corpo flutuante, o que torna a aplicação homogênea de pequenas moléculas/tratamentos difíceis16; ou (iv) um reduzido número de plantas9,17. O volume dos tanques hidropônicos descrito em muitos desses protocolos são geralmente grandes (pequenos volumes que variam de 1 a 5 L, até 32 L)18, que faz a aplicação de produtos químicos extremamente caro. Embora alguns estudos descrevem um cultivo hidropônico sob condições assépticas8,19, a montagem do sistema é geralmente bastante trabalhoso, consistindo o ajuste perfeito de malhas de nylon em plástico ou vidro recipientes de5,8,17,20.
Devido à importância de Arabidopsis thaliana como uma planta modelo, a maioria dos sistemas de hidroponia foram projetada para esta espécie1,2,8,14,18, 19 , 20. no entanto, existem poucos estudos relatando as características de crescimento hidropônico de outras espécies de plantas com um pré-tratamento de sementes para melhorar sua germinação e taxas de sincronização em vitro8,16 . Para trabalhar em grande escala, desenvolvemos um protocolo para a criação de um sistema hidropónico manutenção simples e de baixo custo que permite condições estéreis para o cultivo de plantas, incluindo a. thaliana e outras espécies, como a grama Setaria viridis. O método descrito aqui é apropriado para experiências diferentes, como o crescimento do seedling pode ser maximizado, sincronizado e facilmente controlado. Além disso, este sistema tem muitas vantagens como: (i) a sua montagem é simples e seus componentes podem ser reutilizados; (ii) permite a fácil aplicação de produtos químicos diferentes para o meio líquido; (iii) as mudas germinam e crescem diretamente no meio de cultura sem a necessidade de transferência para o sistema de hidroponia; (iv) o desenvolvimento/crescimento atirar e raiz pode ser estreitamente vigiado e as mudas são colhidas sem danos; e (v) torna possível trabalhar em grande escala, mantendo condições fisiológicas.

<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

Uma vasta gama de estudos em biologia vegetal são executadas utilizando culturas hidropônicas. Neste trabalho, é apresentado um sistema hidropônico crescimento em vitro concebido para avaliar as respostas de fábrica de produtos químicos e outras substâncias de interesse. Este sistema é altamente eficiente na obtenção de mudas saudáveis e homogêneas do C3 e C4 modelo espécies Arabidopsis thaliana e Setaria viridis, respectivamente. O cultivo estéril evita algas e contaminação de microorganismos, que são conhecidos fatores limitantes para o crescimento normal da planta e desenvolvimento em hidroponia. Além disso, este sistema é escalável, permitindo a colheita de material vegetal em grande escala com pequenos danos mecânicos, bem como a colheita de peças individuais de uma planta, se desejado. Um protocolo detalhado, demonstrando que este sistema tem uma montagem fácil e de baixo custo, como ele usa a pipeta cremalheiras como a plataforma principal para o cultivo de plantas, é fornecido. A viabilidade deste sistema foi validada utilizando mudas de Arabidopsis para avaliar o efeito da droga AZD-8055, um inibidor químico do alvo da rapamicina (TOR) quinase. Inibição de TOR eficientemente foi detectada logo em 30 min depois de um tratamento de AZD-8055 em raízes e brotos. Além disso, plantas de AZD-8055-tratados exibido o fenótipo de amido-excesso esperado. Propusemos este sistema hidropónico como um método ideal para pesquisadores de planta com o objetivo de monitorar a ação da planta indutores ou inibidores, bem como avaliar fluxos metabólicos usando isótopos-rotulagem compostos que, em geral, requer o uso de caro reagentes.

A quinase TOR é um regulador importante que integra os nutrientes e energia sinalização para promover a proliferação celular e crescimento em todos os eucariontes. Esforços para elucidar as funções TOR em plantas incluem a geração de Arabidopsis linhas transgénicas contendo repressão condicional do TOR através da interferência do RNA ou artificial microRNA28,30,31, dado o f...

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

Um sistema hidropónico simples, versátil e baixo custo em vitro foi otimizado com sucesso, possibilitando experiências em grande escala, sob condições estéreis. Este sistema facilita a aplicação de produtos químicos em uma solução e sua eficiente absorção pelas raízes para estudos moleculares, bioquímicas e fisiológicas.

Um flexível baixo custo sistema hidropônico para avaliar as respostas de planta para pequenas moléculas em condições estéreis

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

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