Name: an optimized rhizobox protocol to visualize root growth and responsiveness to localized nutrients
Uploaded: 2018-10-22T15:00:00
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저자 제 케이 힐 뿐만 아니라 그들의 의견에 대 한 익명 검토자와 rhizobox 프로토콜 개발에 대 한 초기 지침에 대 한 탄 바오를 인정 하 고 싶습니다. 음식과 농업 연구, 식품 및 농업, 농업 실험 역 프로젝트 캘리포니아-D-PLS-2332-H, ag는 하의 미국 농 무부 (USDA) 국립 연구소에 대 한 재단에 의해와 UC 데이비스 부 식물에 의해 제공 된 자금 화목 제를 통해 과학

1. 전면 및 후면 패널 및 스페이서의 준비
<ol><li>전면 및 후면 패널을 준비 합니다.<ol>
<li>잘라 두 조각의 40.5 cm 폭 61cm 분명 0.635 cm 두꺼운 아크릴 상자 당 긴 또는 미리 잘라 조각 ( 재료의 표참조)을 구입.</li>
		<li>아크릴을 위한 드릴 비트를 사용 하 여, 드릴 구멍 0.635 cm 직경 1.3 c m에서 2.5, 19, 38, 및 53.3 cm 상단에서 측면 가장자리. 2.5, 20.3, 그리고 왼쪽 (그림 1)에?...

<ol>
	<li>Hodge, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roots:+The+Acquisition+of+Water+and+Nutrients+from+the+Heterogeneous+Soil+Environment.">Roots: The Acquisition of Water and Nutrients from the Heterogeneous Soil Environment.</a> Progress in Botany 71. , 307-337 (2010).</li><li>Grossman, J. D., Rice, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+root+plasticity+responses+to+variation+in+soil+nutrient+distribution+and+concentration.">Evolution of root plasticity responses to variation in soil nutrient distribution and concentration.</a> Evolutionary Applications. 5 (8), 850-857 (2012).</li><li>Zhang, H., Forde, B. 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Carbon (13C) and Nitrogen (15N) Sample Preparation Available from: <a target="_blank" href="https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15nsamplepreparation.html">https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15nsamplepreparation.html</a> (2018)</li><li>Barraclough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=15N+isotope+dilution+techniques+to+study+soil+nitrogen+transformations+and+plant+uptake.">15N isotope dilution techniques to study soil nitrogen transformations and plant uptake.</a> Fertilizer research. 42 (1-3), 185-192 (1995).</li><li>Belter, P. R., Cahill, J. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Root+Gravitropism.">Root Gravitropism.</a> Plant Roots: The Hidden Half. , (2013).</li><li>Smit, A. L., Bengough, A. G., Engels, C., van Noordwijk, M., Pellerin, S., van de Geijn, S. 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이 프로토콜에서 설명 하는 rhizoboxes 루트 및 rhizosphere 과학, 다양 한 질문에 대답 하 고 다양 한 사용 하 여 다른10,20,21,,2223 발견을 사용할 수 있습니다. , 24 , 25. 다른 연구자의 rhizoboxes21,,<...

종종 간과 되지만 그들의 지상에 비해 뿌리 역할을 중요 한 식물 영양소 인수에서. 루트 건설 및 유지 보수의 실질적인 탄소 비용을 감안할 때, 식물 뿌리만 구하고 투자 가치를 개발 하는 메커니즘을 진화 했다. 루트 시스템 수 있습니다 따라서 효율적이 고 동적으로 내 리소스 패치 핫스팟, 통풍 관, 그리고 더 전송1에 대 한 체 관 부에 급속 하 게 translocating 영양분의 upregulating 속도에 확산 하 여. 소성 응답 식물 종 또는 genotypes2,3 중 및5영양소 관련된4,화학 형태에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 루트 소성에 변화는 또한, 이기종 토양 자원에 대 한 복잡 한 루트 응답 사육 및 농업에 영양소 이용 효율 증가를 관리 전략을 알릴 수 있는 이해 탐험 한다.
필요성 및 이해 플랜트 시스템에 대 한 관련성에도 불구 하 고 시각화 및 측정 관련 비늘에서 루트 소성 기술 도전 포즈. 일반적인 방법 이다 ("shovelomics"6) 토양에서 루트 크라운을 발굴 하지만 잘 뿌리 토양 집계, 사이 작은 구멍을 악용 그리고 발굴 필연적으로 어느 정도 이러한 연약한 뿌리의 손실의. 또한, 파괴적인 수확 하기가 불가능 한 루트 시스템에 변경 시간이 지남에 따라. 계산 하는 x 선 단층 촬영 등 현장에서 이미징 방법 높은 공간 해상도7, 뿌리와 토양 자원의 직접적인 시각화를 허용 하지만 비싸다 및 특수 장비가 필요. 수경 실험 토양에서 뿌리 추출와 관련 된 제약을 방지 하지만 루트 형태학 및 건축 기계 제약와 토양8,9의 생물 복잡성 수성 매체에서 다. 마지막으로, rhizosphere 프로세스 및 기능 발달가 소성이 인공 미디어에서와 통합 될 수 없습니다.
선물이 건설과 시간이 지남에 토양에 뿌리 성장을 하는 낮은-비용, 사용자 정의 방법으로 rhizoboxes (좁은, 일반 단면 사각형 컨테이너)의 사용에 대 한 프로토콜. 특별히 설계 된 프레임 gravitropism, 루트 길이 측정의 정확도 증가 때문에 후면 패널에 대 한 우선적으로 성장 하는 뿌리를 권장 합니다. Rhizoboxes는 일반적으로 루트 성장 및 rhizosphere 상호 작용10,,1112, 공부 하는 데 사용 됩니다 하지만 여기에 제시 된 방법 제공 단순 단일 구획 설계와 저렴 한 장점이 재료, 지역화 된 영양소에 대 한 루트 응답을 공부 하도록 설계 되었습니다. 그러나, 방법 또한 다양 한 내부/interspecies 경쟁 등 다른 루트와 rhizosphere 프로세스, 화합물, 미생물 또는 효소 활동의 공간 배급을 공부에 적응 수 있습니다. 여기, 우리는 패치 15N 표시 된 콩과 식물 잔류물 및 하이라이트 대표 결과의 rhizobox 메서드를 사용 하면 유효성 검사에 대 한 응답 genotypic 옥수수 하이브리드 차이 조사 합니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="863">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1.27 cm diameter PVC pipe</td>
			<td style="width:123px;">JM Eagle</td>
			<td style="width:119px;">530048</td>
			<td style="width:407px;">305 cm per box, cut into lengths as specified in the protocol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PVC side elbows</td>
			<td style="width:123px;">Lasco</td>
			<td>315498</td>
			<td>2 per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PVC 90-degree elbows</td>
			<td style="width:123px;">Charlotte</td>
			<td style="width:119px;">PVC 02300 0600</td>
			<td>4 per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PVC T joints</td>
			<td style="width:123px;">Charlotte</td>
			<td style="width:119px;">PVC 02402 0600</td>
			<td>4 per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Extruded acrylic panes</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>2 per box, 0.64 cm thick x 40.5 cm wide x 61 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HDPE spacers (sides)</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>2 per box, 0.64 cm thick x 2.5 cm wide x 57 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HDPE spacers (bottom)</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>1 per box, 0.64 cm thick x 2.5 cm wide x 40.5 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HDPE spacers (patch)</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>2 per box, 0.64 cm thick x 3.8 cm wide x 28 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polyester batting</td>
			<td style="width:123px;">Fairfield</td>
			<td>#A-X90</td>
			<td>2.5 cm x 40.5 cm strip per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">20-thread screws</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>3.2 cm long, 0.64 cm diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Washers</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>0.64 cm internal diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hex nuts</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>sized to fit the screws</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Light deprivation fabric</td>
			<td style="width:123px;">Americover, Inc.</td>
			<td>Bold 8WB26.5</td>
			<td>1 piece 95 cm wide and 69 cm long per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sand</td>
			<td style="width:123px;">Quikrete</td>
			<td>No. 1113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Field soil</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Transparencies for tracing</td>
			<td style="width:123px;">FXN</td>
			<td>FXNT1319100S</td>
			<td>One per side of the box to be traced</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an optimized rhizobox protocol to visualize root growth and responsiveness to localized nutrients

뿌리는 악명 높게 공부 하기 어렵다. 토양은 둘 다 시각과 기계적 장벽, 어려운 추적 하 뿌리 제자리에 파괴적인 수확 또는 비싼 장비 없이. 우리는 시간이 지남에 루트 성장의 비 파괴적인 시각화 수 있으며 특히 패치 지역화 된 리소스에 대 한 응답에서 루트 소성 공부에 적합 하는 사용자 정의 하 고 저렴 한 rhizobox 메서드를 제시. 메서드는 15N 표시 된 콩과 식물 잔류물을 포함 하는 패치를 소성 응답에 옥수수 genotypic 변화를 평가 하 여 확인 했다. 메서드는 대표적인 발달 측정 시간이 지남에 얻을, 리소스를 포함 하 고 제어 패치 루트 길이 밀도 측정, 계산 하 루트 성장 속도, 식물 뿌리와 새싹에 의해 15N 복구 확인 설명. 장점, 주의 사항, 및 방법의 잠재적인 미래의 애플 리 케이 션도 설명 되어 있습니다. 실험 조건 루트 성장 데이터를 바이어스 되지 않습니다 않도록 주의 해야 합니다, 하지만 여기에 제시 된 rhizobox 프로토콜 세부 사항에 충분 한 주의 함께 실시 하는 경우 신뢰할 수 있는 결과 생성 합니다.

뿌리는 상자 뒷면에 대 한 우선적으로 성장 예상. 총은 400에서 상자의 앞에 93-758 cm에 비해 1956 cm에 배열 했다 상자 뒷면에 루트 길이 추적. 스캔된 루트 길이와 상자, 상자, 다시의 앞에 추적된 루트 길이 없음을 피어슨 상관 계수 계산 그리고 전면 및 후면의 합 여부 전체 루트 길이 반영 정확 하 게 추적 확인 하 사용 되었다 (n = 23, 한 상자에 공장 사망 실험 기간 동안). 스?...

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An Optimized Rhizobox Protocol to Visualize Root Growth and Responsiveness to Localized Nutrients

루트 성장 및 지역화 된 양분에 응답을 시각화 하는 최적화 된 Rhizobox 프로토콜

시각화 및 루트 성장에서 제자리에 매우 도전 이다. 우리는 루트 개발 및 영양 농축에 대 한 응답에서 시간이 지남에 확산을 추적 하는 사용자 정의 rhizobox 방법을 제시. 이 메서드는 루트 소성 유기 질소 소스에 대 한 응답에서에 옥수수 genotypic 차이 분석 하는 데 사용 됩니다.

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive ...

이 방법은 뿌리가 영양소의 국소 패치에 어떻게 반응하는지와 같은 루트 및 류스피어 과학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 토양에서 단일 루트 시스템의 반복적이고 비침습적 인 측정을 허용하지만 특수 장비를 필요로하지 않으며 상대적으로 저렴하다는 것입니다. 조립을 위해 Rhizobox의 부품을 수집합니다.여기에는 61cmx40cm정도의 명확한 아크릴로 만든 전면 및 후면 패널이 포함됩니다. 이 시점에서, 뒷면 패널의 상단에 측면과 하단 스페이서가 있다. 스페이서는 패널의 이전에 드릴된 구멍과 정렬됩니다.리조박스 의 바닥을 따라 갈 폴리 에스테르 패딩의 길이를 잘라. 패딩을 아래쪽 스페이서 바로 위에 놓아 누출을 방지합니다. 상단 패널을 스페이서에 배치하여 패딩을 제자리에 고정합니다.이제 하드웨어를 사용하여 Rhizobox를 조립합니다. 나사, 2개의 와셔, 각 구멍에 육각 너트를 사용합니다. 와셔를 전면 패널에 놓고 나사를 후면 패널로 조입니다.또 다른 와셔와 육소 너트. 토양 손실을 방지하기 위해 모든 나사가 매우 단단하도록 하십시오. 또한 두 개의 스페이서를 만들어 치료 및 제어 패치를 형성합니다.고밀도 폴리에틸렌 시트로 만들고 상단의 나사를 고정하여 부분 삽입만 허용합니다. 가벼운 부족과 열 감소를 위해 상자를 둘러싸일 수 있는 보호 케이스를 준비하십시오. 마지막으로, 뿌리가 뒤쪽 패널에 대해 성장하도록 장려하는 프레임을 구축합니다.이 PVC 프레임은 약 55도 각도로 상자를 유지합니다. 필드 토양과 모래의 균질화 혼합물을 준비하십시오. 각 Rhizobox에 대 한 기판 혼합물을 포함 하는 큰 가방으로 시작 합니다.처리 및 제어 패치를 위해 상자당 작은 지퍼 백 두 개를 라벨로 지정합니다. 스케일을 사용하고 토양 모래 기판의 30 그램의 무게. 기판을 컨트롤 백으로 옮기습니다.같은 방법으로, 트리트먼트 백에 기판 30 그램을 추가합니다. 그런 다음 1 그램의 질소 15 라벨질소 소스의 무게를 측정하고 치료 가방에 추가합니다. 기판과 질소 소스를 완전히 섞는다.하나의 Rhizobox와 함께 작동 하 고 그것은 패치 스페이서. 나사가 추가 움직임을 방지할 때까지 두 스페이서를 Rhizobox에 삽입합니다. 리조박스 측면에 있는 스페이서의 아래쪽 가장자리의 깊이를 표시합니다.그런 다음 다음 단계에 대한 스페이서를 제거합니다. 깔때기를 사용하여, 표시된 깊이에 기판의 큰 가방에서 Rhizobox를 채웁니다. 깔때기를 천천히 고르게 이동하여 Rhizobox를 균일하게 채웁니다.기판이 표시된 깊이에 있을 때 스페이서를 상자에 넣습니다. 상자의 왼쪽과 오른쪽에서 5cm 여야 합니다. 기판이 상자 상단에서 약 5cm 가 될 때까지 상자를 계속 채웁니다.다음으로, 드립 방출기 또는 손으로 150 밀리리터의 물로 상자에 기판의 느린 관개를 준비하십시오. 물이 확산되고 각 스페이서 주변의 영역이 완전히 젖도록 몇 시간 또는 하룻밤 동안 쉬게하십시오. 이 시점에서 스페이서를 제거하여 패치에 대한 빈 캐비티를 남깁니다.이제 테이프 투명도필름이 상자 바깥쪽으로 필름으로 찍습니다. 투명도를 사용하여 한 패치를 치료로, 다른 패치를 대조군으로 표시합니다. 그런 다음 깔때기와 준비된 제어 기판을 사용하여 제어 패치를 채웁니다.이 패치가 채워진 후 레이블이 지정된 컨트롤 패치입니다. 준비된 처리 기판으로 처리 패치를 동일하게 채우기 위하여 이동합니다. 완료되면 영구 마커를 사용하여 투명도 필름의 각 패치의 경계를 추적합니다.다음으로, 큰 가방에서 나머지 기판으로 Rhizobox를 균등하게 채웁니다. 투명도에 기판의 상단을 추적하여 마무리합니다. 상자가 준비되면 발아 씨앗을 이식하십시오.먼저, 좁은 주걱을 사용하여 Rhizobox의 중앙에 구멍을 파고. 구멍은 2.5센티미터 깊이여야 합니다. 발아 된 씨앗을 내부에 배치하여 급진적 인 것이 직접 아래쪽으로 향하도록합니다.상자에 부착된 투명도에 시드의 위치를 추적합니다. 씨앗을 덮고 최대 50밀리리터의 탈온화물로 물을 뿌린 다음물을 뿌린 다음 물을 뿌린 다음. 다음으로, 성장 하는 동안 뿌리와 상호 작용 에서 빛을 방지 하기 위해 그것의 경우에 상자를 둘러싸는.상자를 준비된 프레임으로 가져 가라. 프레임에 Rhizobox를 배치하여 뒤쪽 프레임으로 성장을 장려합니다. 식물 성장의 3 ~ 4 일 마다 후 상자를 검색 합니다.케이스를 제거하면 매번 다른 색상 펜을 사용하여 식물이 보이는 뿌리를 추적합니다. 이 예제와 마찬가지로 이 단계에 대해 일관되고 체계적으로 사용할 수 있습니다. 덮여 있는 상자를 스탠드에 반환하고 원래 방향에 있는지 확인합니다.여기서, 24 Rhizoboxs의 뒷면에 추적 된 뿌리의 총 루트 길이스캐너 및 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 측정 된 루트 길이에 대해 플롯됩니다. 상자 앞면에 추적된 루트 패턴에 대한 유사한 플롯은 상자 뒤쪽에서 선호도가 높아지면 뿌리가 더 커졌습니다. 성장의 일의 함수로 총 뿌리 길이의 logarithm의이 플롯의 일관된 슬로프는 성장 속도가 다른 상자 사이에 유사했다는 것을 시사한다.다음은 하나의 옥수수 유전자형에 대한 루트 길이 밀도에 대한 데이터입니다. 대조군 패치의 밀도는 질소 처리 패치의 밀도보다 작다. 이 실험은 6개의 개별 옥수수 유전자형에 대한 루트 길이 밀도를 비교하였다.모든 경우에, 루트 길이 밀도는 대조군 패치 대 질소 15 표지처리 패치에서 더 컸다. 이 프로토콜은 효소 활성 또는 미생물의 간격 분포를 시각화하기 위해 시테 혼성화에서 스피그모그래피 또는 플로레시네이션과 같은 다른 방법과 결합될 수 있다.

Research

JoVE Journal

Environment

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

컴퓨터 시뮬레이션을 통해 광 바이오 반응기에서 미세 조류의 성장을 촉진하기 위해 연소 가스 설정을 최적화

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

연구

환경과학

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

최적화 된 음의 염색 : 전자 현미경으로 작은 비대칭 단백질 구조 검사를위한 높은 처리량 프로토콜

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

토양 유출을 연구하기 위해 강우 시뮬레이션을 실시하기위한 프로토콜

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

방사성 트레이서와 식물에 미네랄 영양 성분 및 독성 물질의 플럭스를 측정

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

A Push-pull Protocol to Reduce Colonization of Bird Nest Boxes by Honey Bees

푸시 풀 프로토콜 꿀 꿀벌에 의해 식민 새의 둥지 상자를 감소시키는

Introduction of the invasive Africanized honey bee (AHB) into the Neotropics is a serious problem for many cavity nesting birds, specifically parrots. ...

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

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A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

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Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

거싯 Thermogradient 표는 토양 프로세스 식물 성장 평가 및 모니터링을위한 토양 온도를 제어하는

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

Video Tracking Protocol to Screen Deterrent Chemistries for Honey Bees

꿀벌을위한 억제 성 화학 물질을 차단하는 비디오 추적 프로토콜

The European honey bee, Apis mellifera L., is an economically and agriculturally important pollinator that generates billions of dollars annually. Honey ...