Name: a labor-saving and repeatable touch-force signaling mutant screen protocol for the study of thigmomorphogenesis of a model plant arabidopsis thaliana
Uploaded: 2019-08-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Labor-saving and Repeatable Touch-force Signaling Mutant Screen Protocol for the Study of Thigmomorphogenesis of a Model Plant Arabidopsis thaliana at JoVE.

Diese Studie wurde durch folgende Stipendien unterstützt: 31370315, 31570187, 31870231 (National Science Foundation of China), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 (RGC von Hongkong). Die Autoren danken Ju Feng Precision and Automation Technology Limited (Shenzhen, China) für ihr Angebot mehrerer Schaltpläne, die in Abbildung 1dargestellt sind.
Die Autoren danken auch S. K. Cheung und W. C. Lee für ihren Beitrag zur Entwicklung der Touch-Force-Lademaschine.

1. Saatgutzubereitung
HINWEIS: Arabidopsis Samen sowohl wildartigen Typs (Col-0) als auch mkk1 und mkk2 Verlust-der-Funktion-Mutanten verwendet wurden aus dem Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC, https://www.arabidopsis.org, Columbus, OH) gekauft.
<ol><li>Berechnen Sie, wie viele Pflanzenindividuen jedes Genotyps für eine zuverlässige statistische Analyse verwendet werden. Bereiten Sie eine ausreichende Anzahl von Samen basierend auf der Keimrate jeder L...

<ol>
	<li>Jaffe, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thigmomorphogenesis:+the+response+of+plant+growth+and+development+to+mechanical+stimulation+with+special+reference+to+Bryonia+dioica.">Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation with special reference to Bryonia dioica.</a> Planta. 114, 143-157 (1973).</li><li>Vandenbrink, J. P., Kiss, J. Z., Herranz, R., Medina, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+and+gravity+signals+synergize+in+modulating+plant+development.">Light and gravity signals synergize in modulating plant development.</a> Frontiers in Plant Science. 5, 563 (2014).</li><li>Hashiguchi, Y., Tasaka, M., Morita, M. 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Thigmomorphogenese ist eine komplexe Reaktion auf mechanische Störungen, die ein Netzwerk von zellulärer Signalisierung und Wirkung von Phytohormonen beinhaltet. Es ist eine Folge der adaptiven Evolution der Pflanzen, um unter den unerwünschten Umweltbedingungen zu überleben25,26. Mechanische Berührung, vor allem menschliche Fingerberührung und handgehaltene Wattestäbchen Berührung, wurden ausgewählt, um diese morphologischen Veränderungen in zuvor thig...

Pflanzenthigmomorphogenese ist ein Begriff, der von Jaffe, MJ im Jahr 19731geprägt wurde. Es ist eine Pflanzentropismus, aber anders als die bekannte Phototropismus oder Gravitropismus durch Reize des Sonnenlichts oder Schwerkraft verursacht2,3. Es beschreibt phänotypische Veränderungen im Zusammenhang mit periodischen mechanischen Stimulationen, die häufig von Botanisten in früheren Zeiten beobachtet wurden4,5. Regentropfen, Wind, Pflanzen, Tier- und Menschliche Berührungen, sogar Tierbisse, gelten alle als verschiedene Arten von Mechano-Stimuli, die die Kraftsignalisierung in Pflanzenauslösen 4,5. Zu den Merkmalen der Pflanzenthigmomorphogenese gehören die Verzögerung der Verschraubung, ein kürzerer Stamm, eine kleinere Rosette/Blattgröße in krautigen Pflanzen und dickerer Stamm in holzigen Pflanzen6,7,8. Dies ist im Gegensatz zu der thigmonastischen oder thigmotropen Reaktion, die oft in der Mimosa-Pflanze oder anderen mechanoempfindlichen Reben gefunden wird, wo diese schnellen Berührungsreaktionen leichter beobachtet werden können1,9,10. Thigmomorphogenese hingegen ist aufgrund ihrer langsamen Wachstumsreaktion relativ schwer zu beobachten. Die Thigmomorphogenese wird in der Regel nach Wochen oder sogar Jahren kontinuierlicher Kraftbelastungsstimulation beobachtet. Diese einzigartige Natur der Reaktion auf die Reaktion auf die Pflanzliche Berührung macht es schwierig, einen vorwärtsgerichteten genetischen Bildschirm mit menschlicher Handberührungsstimulation durchzuführen, um die Berührungskraft signalisierenden resistenten Mutanten auf robuste Weise zu isolieren.
Zur Aufklärung der Kraftsignaltransduktionswege und der molekularen Mechanismen, die der Thigmomorphogenese zugrunde liegen, wurdeninden letzten6 , 12,13,14. Diese Studien haben vorgeschlagen, dass die Pflanzenkraftsignalrezeptoren hauptsächlich aus mechanosensitiven Ionenkanälen (MSC) und den gebundenen MSC-Komplexen bestehen, die aus multimerischen Komplexen membranübergreifender Proteinebestehen 11,14 , 15. Die zytoplasmatische Ca2+ transiente Spitze erzeugt innerhalb von Sekunden nach der ersten Berührung. Wind-, Regen- oder Gravistimulation kann mit den nachgeschalteten Kalziumsensoren interagieren, um die Kraftsignale auf nukleare Ereignisse zu transduzieren14,16,17,18. Neben molekularen und zellulären Studien hat der vorwärtsgenetische Bildschirm mit manueller Fingerberührung von Pflanzen festgestellt, dass Phytohormone und die sekundären Metaboliten an der daraus resultierenden Berührungs-induzierbaren (TCH) Genexpression nach dem Touch-Force-Belastung13,19. Zum Beispiel wurden aos und opr320 Mutanten bisher weit von den genetischen Studien identifiziert. Das Hauptproblem, das mit der Anwendung der Vorwärtsgenetik bei der Untersuchung der Thigmomorphogenese verbunden ist, ist jedoch nach wie vor die intensive Arbeit, die erforderlich ist, um das Niveau der Berührungsreaktion zu quantitieren und eine große Population genetisch mutierter einzelnen Pflanzen. Das zeitaufwändige Problem besteht auch im handberührenden Mutantbildschirm14,20. Um beispielsweise eine Runde der Berührungskraftstimulation abzuschließen, muss eine Person 30-60 Mal (eine Berührung pro Sekunde) an einer einzelnen Pflanze berühren. Um genügend Pflanzen für die statistische Phänotypanalyse zu haben, werden normalerweise 20-50 Einzelpflanzen desselben Genotyps für den Touch-Kraft-Ladevorgang benötigt. Dieses Touch-Force-Laderegime bedeutet, dass eine Person wiederholt 600-3.000 Berührungen auf einem Genotyp der Wahl durchführen muss. Diese Art der Berührung muss normalerweise 3 bis 5 Runden pro Tag wiederholt werden, was etwa 1.800-15.000 Finger- oder Wattestäbchen-Berührungen pro Tag pro Pflanzengeganz entspricht. Eine gut ausgebildete Person ist normalerweise erforderlich, um die Kraft und Kraft von mehreren Berührungen innerhalb eines wünschenswerten Bereichs in vielen Wiederholungsrunden an einem Tag zu halten, um die große Variation in Kraft und Stärke zu vermeiden. Da bekannt ist, dass thigmomorphogenese ein sättigungsfähiger und dosisabhängiger Prozess ist6,21, wird Berührungskraft/Stärke entscheidend für einen Erfolg bei der Auslösung der Berührungsreaktion einer Pflanze.
Um die personenabhängige Berührungskraftbelastung zu entfernen und die mechanische Anwendung innerhalb eines akzeptablen Fehlerbereichs14zu erhalten, haben wir daher eine automatische Touchforce-Lademaschine entwickelt, um die handmanipulierten Berührungen zu ersetzen. Die Maschine hat 4 bewegliche Arme gebaut, von denen jeder mit einer menschlichen Haarbürste ausgestattet ist. Diese Version heißt Model K1, um seine Funktion der menschlichen Haar-Touch-Force-Belastung anzugeben. Wenn 4 Genotypen quantitativ auf ihre Thigmomorphogenese oder Berührungsreaktion unter einer Maschine gemessen werden, können 40-48 Individuen pro Genotyp gemessen werden. Jede Touch-Wiederholungsrunde (weniger als 60 Mal Touch pro Pflanze) dauert weniger als 5 Minuten mit einem mit einer Geschwindigkeit einstellbaren Roboterarm. So können Anlagen einer Touch-Maschine des Typs K1 für mehrere Runden pro Tag mechanisch stimuliert werden, entweder mit einer konstanten Touch-Kraft-Belastung oder unterschiedlichen Stärken, wie zunächst programmiert.
Arabidopsis thaliana, ein Modellpflanzenorganismus, wurde daher als Zielpflanzenart für die Prüfung der vollautomatischen Haar-Touch-Force-Lademaschine ausgewählt. Da es mehrere große Saatbänke gibt, um die verschiedenen Keimplasmen von Mutanten und die Größe der Blüte zu bergen, passt Arabidopsis gut zu dem Platz, der im Wachstumsregal mit der Touch-Maschine Model K1 montiert ist.
Die automatische Touch-Maschine des Typs K1 besteht aus drei Hauptkomponenten: (1) dem H-förmigen Metallgestell aus zwei riemengetriebenen Linearantrieben, (2) Roboter-Metallarmen mit Haarbürsten und (3) einem Controller. Bei einer kundenspezifischen Touch-Maschine des Modells K1 besteht jedes X/Y-Achsenmodul aus einer riemengetriebenen Führungsschiene, zwei Gleitblöcken (rot) und einem 57 Schrittmotor (vorinstalliert und demontierbar) (Abbildung1A,B). Der obere horizontale Aktuator ermöglicht es dem Roboter-Metallarm, sich horizontal nach links und rechts zu bewegen, der untere vertikale, riemengetriebene Linearantrieb ermöglicht es dem Roboter-Metallarm, sich vertikal nach oben und unten zu bewegen (Abbildung 1B, Abbildung 2A ). Auf dem vertikalen Aktuator wurden vier abnehmbare Roboterarme installiert (Abbildung 1C, Abbildung 2B). Vier menschliche Haarbürsten waren an vier Roboterarme gebunden (Abbildung 1C, Abbildung 2B). Alle mechanischen Teile, um die Touch-Maschine Model K1 in fett gedruckter Schrift zu konstruieren, sind in Abbildung 1C (siehe Tabelle der Materialien) gekennzeichnet.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1141px;" width="1140">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">4 hair brushes</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">customized</td>
			<td style="width:224px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">4 robot arms with one holder</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">customized</td>
			<td>1000 mm length holder and 560 mm length robot arm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">57 stepper motor</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">57HS22-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">All purpose potting soil</td>
			<td style="width:393px;">Plantmate, Hong Kong</td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">Arabidopsis plant seeds</td>
			<td style="width:393px;">Arabidopsis Biological Resource Centers, Columbus, OH</td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td>For arabidopsis seed purchase</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">BIO-MIX potting substratum</td>
			<td style="width:393px;">Jiffy Products International BV, the Netherlands</td>
			<td style="width:149px;">1000682050</td>
			<td>Two soils were mixed together to grow Arabidopsis. The ratio of All purpos potting soil and&#160; BIO-MIX is 1:2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">IL 1700 research radiometer</td>
			<td style="width:393px;">International Light, Newburyport, MA</td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td>The light intensity of both full-wavelength and photosynthetic active radiation can be measured.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">ImageJ</td>
			<td style="width:393px;">https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td>Free downloaded software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">Ju Feng Precision and Automation Technology Limited</td>
			<td style="width:393px;">Shenzhen, China</td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td>For belt-driven linear actuators and other mechanical modules purchase</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">Junction plate of the slide block</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td>To fix the Y guide-rail module or Y auxiliary girder onto backs of slide blocks</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">Junction plate of the X axis module</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">customized</td>
			<td>To connect the X guide-rail module and X auxiliary girder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">Slide block</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">WDT4045 X axis guide-rail module</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">843 mm, customized</td>
			<td>Pre-installed with two slide blocks and one 57 stepper motor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:375px;">WDT4045 Y axis guide-rail module</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">1038 mm, customized</td>
			<td>Pre-installed with two slide blocks and one 57 stepper motor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:375px;">X axis auxiliary girder</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">843 mm, customized</td>
			<td>Pre-installed with two slide blocks</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:375px;">Y axis auxiliary girder</td>
			<td style="width:393px;"></td>
			<td style="width:149px;">1038 mm, customized</td>
			<td>Pre-installed with two slide blocks</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a labor-saving and repeatable touch-force signaling mutant screen protocol for the study of thigmomorphogenesis of a model plant arabidopsis thaliana

Pflanzen reagieren sowohl auf intrazelluläre als auch auf extrazelluläre mechanische Stimulationen (oder Kraftsignale) und entwickeln spezielle morphologische Veränderungen, eine sogenannte Thigmomorphogenese. In den vergangenen Jahrzehnten wurden mehrere Signalkomponenten identifiziert und berichtet, dass sie an der Mechanotransduktion beteiligt waren (z. B. Calciumionenbindungsproteine und Jasmonsäure-Biosyntheseenzyme). Das relativ langsame Forschungstempo bei der Untersuchung von Kraftsignalisierung oder Thigmomorphogenese wird jedoch weitgehend auf zwei Gründe zurückgeführt: die Forderung nach mühsamer, von Hand bearbeiteter Berührungsinduktion der Thigmomorphogenese und der Kraftstärkefehler. mit der Handberührung der Menschen verbunden sind. Um die Effizienz der externen Kraftbelastung eines Pflanzenorganismus zu erhöhen, wurde eine automatische Touch-Force-Lademaschine gebaut. Diese roboterarme Haarbürste sorgt für eine arbeitssparende und leicht wiederholbare Touch-Force-Simulation, unbegrenzte Touch-Wiederholungsrunden und einstellbare Berührungsstärke. Diese Haar-Touch-Kraft-Lademaschine kann sowohl für großflächige Screening von Touch-Force-Signalmutanten als auch für die Phänomik-Studie der Pflanzenthigmomorphogenese verwendet werden. Darüber hinaus können Touch-Materialien wie menschliches Haar durch andere natürliche Materialien wie Tierhaare, Seidenfäden und Baumwollfasern ersetzt werden. Die automatisierten beweglichen Arme an der Maschine können mit Wassersprühdüsen und Luftgebläsen ausgestattet werden, um die natürlichen Kräfte von Regentropfen bzw. Wind nachzuahmen. Durch den Einsatz dieser automatischen Haar-Touch-Force-Lademaschine in Kombination mit dem handausgeführten Wattestäbchen-Touch-Touch-Touch haben wir die Berührungsverhalten zweier Kraftsignalmutanten, MAP KINASE KINASE 1 (MKK1) und MKK2-Anlagen, untersucht. . Die Phenome der touchforcegeladenen Wildpflanzen und zwei Mutanten wurden statistisch ausgewertet. Sie weisen erhebliche Unterschiede in der Berührungsverhalten auf.

Die automatische Haar-Touch-Force-Lademaschine Für die Beobachtung morphologischer Veränderungen an Pflanzen sind sowohl die reproduzierbaren Wachstumsbedingungen als auch die Behandlungsmethoden der Schlüssel, um wiederholbare Ergebnisse zu erzielen. Diese hochdurchsatz- und automatische Touch-Kraft-Signalisierungs-Mutationwirdik wird durch die neu gebaute Haar-Touch-Kraft-Lademaschine, Modell K1 (Abbildung 1, Abbildung 2), erreicht. Dies...

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A Labor-saving and Repeatable Touch-force Signaling Mutant Screen Protocol for the Study of Thigmomorphogenesis of a Model Plant Arabidopsis thaliana

Ein arbeitssparendes und wiederholbares Touch-Force Signaling Mutant Screen Protocol zur Untersuchung der Thigmomorphogenese einer Modellpflanze Arabidopsis thaliana

Eine sanfte Touch-Force-Lademaschine wird aus menschlichen Haarbürsten, Roboterarmen und einem Controller gebaut. Die Haarbürsten werden von Roboterarmen angetrieben, die auf der Maschine installiert sind, und bewegen sich periodisch, um Berührungskraft auf Pflanzen anzuwenden. Die Stärke maschinengetriebener Haarberührungen ist vergleichbar mit der von manuell aufgetragenen Berührungen.

Plants responding to both intracellular and extracellular mechanical stimulations (or force signals) and develop special morphological changes, a called ...

Wir bauen eine automatische Touch-Force-Maschine, um die Pflanzensignalmorphogenese zu beobachten. Die Roboterarme, die ich mit menschlichen Haarbürsten installiert habe, um sanfte Berührungskraft auf Pflanzen anzuwenden. Im Vergleich zur menschlichen Fingerberührung bietet die automatische Mensch-Haar-Touch-Maschine mehr Arbeitsersparnis, eine gleichmäßige Touchkraftbelastung.Die für eine Kraftladung benötigte Zeit kann innerhalb weniger Minuten begrenzt werden. Im Vergleich zu einer mehrstündigen Fingerberührung und einer Wattestäbchenberührung kann die Robotermaschine die Forschung an der pflanzlichen Kaufverhalten weitgehend verbessern. Durch die Steigerung der Effizienz und der Population der behandelten Anlagen gehen wir davon aus, dass die automatische Touch-Maschine in vier signalierenden Mutantenundbäunern und den Handelsreaktionsstudien sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren angewendet wird.Testen Sie zunächst die Keimrate jedes Genotyps, nachdem sie sieben Tage lang Samen auf einer 8%agar-Platte mit MS-Medium genährt hat. Nach der Keimrate, bereiten Samen vier- bis fünfmal mehr als die gewünschte Anzahl von Pflanzen produziert werden. Tauchen Sie Samen in kaltes Wasser in 1,5 Milliliter Kunststoffrohre und Decken mit Aluminiumfolie, um im Dunkeln zu halten.Bei vier Grad Celsius für Samenimbibition aufbewahren. Fünf bis sieben Tage nach der Imbibition den geeigneten Boden für das Pflanzenwachstum auswählen. Vermeiden Sie große Klumpen und verwenden Sie eine Gabel, um sie homogen zu mischen.Bereiten Sie 24 207 Milliliter Plastikbecher mit einem oberen Felgendurchmesser von 7,4 Zentimetern vor. Bohren Sie drei runde Löcher an der Unterseite der Becher für Bewässerungszwecke. Füllen Sie diese Plastikbecher mit gemischtem Boden.Lassen Sie den Boden bis zu etwa einem Zentimeter höher als der Becherrand stapeln und verwenden Sie ein Lineal, um die Oberfläche des gestapelten Bodens sanft abzuflachen. 24 Tassen in eine Kunststoffschale geben. Stellen Sie die Lichtintensität der Wachstumskammer zwischen 180 und 240 Mikroeinsteins pro Sekunde pro Quadratmeter ein, was höher ist als die photosynthetische aktive Strahlung für ein schnelles Wachstum der Pflanzen.Stellen Sie den Lichtzustand auf 24 Stunden konstant ein. Stellen Sie die Temperatur der Wachstumskammer auf 23,5 plus oder minus 1,5 Grad Celsius und eine Luftfeuchtigkeit zwischen 35 und 45 % ein, fügen Sie 2,5 Liter Wasser in jedes Tablett. Lassen Sie den Boden das Wasser aus den Löchern am Boden der Becher absorbieren und warten, bis die Oberfläche des Bodens auf den Becherrandspiegel fällt.Zwei Stunden später säen Sie drei bis vier Samen zu einem einzigen Fleck und vier gleichmäßig verteilte Stellen innerhalb einer Tasse. Legen Sie eine transparente Kunststoffabdeckung über jedes Tablett und lassen Sie die Samen für eine Woche keimen. Entfernen Sie dann die Abdeckung und lassen Sie sämlinge für eine weitere Woche wachsen.Pflanzen mit 1,5 LiterWasser jeden zweiten Tag nach dem Keimen der Samen bewässern. Neun bis 10 Tage nach der Aussaat des Samens zusätzliche Triebe durch Ausdünnung entfernen. Verwenden Sie eine kleine Schere, um die Rutschen zu schneiden und vermeiden Sie, die gesamte Pflanze direkt aus dem Boden zu ziehen.Drei bis vier Pflanzenindividuen ähnlicher Größe in jeder Tasse. Um Touch-Haarbürsten auf die Roboterarme zu installieren, verwenden Sie zuerst Kleber, um eine Schicht menschlichen Haares gleichmäßig auf einem 330 Millimeter langen Stahllineal zu fixieren. Die Länge des Haares beträgt 126 Millimeter.Mit zwei Metallklemmen, befestigen Sie diese Stahllineale auf den Roboterarmen. Legen Sie im Bedienfeld die Höhe der Maschinenarme entlang der vertikalen Dimension fest, indem Sie Jog F plus drücken, um sie anzuheben, und Jog R minus, um die Roboterarme und Bürsten zu senken. Halten Sie die Spitze der Haarbürsten 5 Zentimeter niedriger als die Tassenfelge.Drücken Sie die Inc F plus oder R minus, um die Maschine ein bis zwei Zyklen vorzulaufen, um sicherzustellen, dass alle Pflanzenpersonen berührt werden. Verwenden Sie vor dem offiziellen Experiment eine elektronische Waage, um die Berührungskraft zu messen. Passen Sie die Höhe der Maschinenarme an, um die Berührungskraft zwischen ein bis zwei Millinewton nzutellzu halten.Legen Sie als Nächstes die Startposition der Maschinenarme entlang der horizontalen Bemaßung manuell fest. Lassen Sie die Haarbürsten am Rand jedes Tabletts hängen. Drücken Sie Jog F plus oder Jog R minus, um den Maschinenarm nach und nach horizontal zu bewegen, um sicherzustellen, dass vor Beginn des berührenden Experiments keine Pflanze berührt wird.Stellen Sie die Reisestrecke der Haarbürste in der horizontalen Dimension auf 365 Millimeter ein, indem Sie die Reisetaste drücken. Drücken Sie Inc F plus oder R minus, um die Maschinenarme zu bewegen, um eine volle Fahrstrecke zu erhalten und sicherzustellen, dass alle behandelten Pflanzen berührt werden. Drücken Sie dann die Auto-Geschwindigkeitstaste, um die Bewegungsgeschwindigkeit entlang der x-Achse der Maschinenarme auf 5000 Millimeter pro Minute einzustellen.Drücken Sie die Tastentaste für den kleinen Zyklus, um die Touch-Zeit auf 20 Versuche einzustellen, was 40 Berührungen pro Runde entspricht. Stellen Sie das Wiederholungsintervall der Touch-Runde auf 480 Minuten pro Tag ein, indem Sie die Hauptzeittaste drücken, die es Haarbürsten ermöglicht, Pflanzen für drei Runden pro Tag mit einer Intervallzeit von acht Stunden zu berühren. Die Maschine startet automatisch eine neue Touch-Runde, wenn sich der Countdown auf Null dreht.Stellen Sie den Hauptzyklus auf 12 Versuche ein, damit die Maschine Anlagen für 12 Runden innerhalb von vier Tagen berühren kann. Drücken Sie die Starttaste, um das voreingestellte Programm zu initiieren. Passen Sie die Bürsten und Haarspitzen während der gesamten Berührungszeit jeden Tag auf die gleiche Höhe an und kalibrieren Sie sie.Um den Bolzentag jeder Pflanze in einem berührenden Experiment zu verfolgen, beobachten Sie jeden Tag den ersten blütenblühenden Stamm jeder Pflanze. Messen Sie die Länge und erfassen Sie die Dauer des Wachstums, wenn es einen Zentimeter erreicht, was bedeutet, dass es von der vegetativen Phase in die Fortpflanzungsphase übergegangen ist. Das Maß für Rosettenradius, fotografieren Sie das ganze Tablett von oben.Verwenden Sie eine Bildverarbeitungssoftware, um den Abstand vom Rosettenzentrum zur Spitze des längsten Blattes mit dem Becherrand als Lineal zu messen. Um die Rosettefläche zu messen, entfernen Sie zuerst den Blütenstand, ohne den Rest der Rosettenorgane zu beeinträchtigen. Machen Sie Fotos von der Spitze jeder Pflanze zusammen mit einem Maßstab Lineal in der Nähe platziert.Messen Sie in der Bildverarbeitungssoftware die horizontale zweidimensionale Oberfläche der Rosettenblätter. In diesem Experiment wurde Baumwolle Tupfer manuelle Berührung Behandlung mit maschinell betriebenen Haar-Touch-Behandlung auf Wild-Typ-Steuerung Columbia Null Pflanzen verglichen. Die Verschraubung verzögerte sich 1,7 Tage nach der kontinuierlichen Wattestäbchen-Berührungsbehandlung.Ebenso wurde bei der maschinell angetriebenen Haarberührung eine verzögerte Verschraubung beobachtet. Die univariate Cox Hazards Analyse zeigt, dass das Verschraubungsrisiko von Pflanzen in der Berührungsgruppe 31% bzw. 52% im Vergleich zu Pflanzen in der Kontrollgruppe beträgt. Diese Verschraubungsverzögerung wurde jedoch bei tDNA-Insertionsmutanten, NKK eins und NKK zwei nicht beobachtet.Das univariate Cox Proportional Hazards Modell zeigt nur Wildtyp Columbia Zero zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen Kontroll- und Berührungspflanzen mit einem geschätzten HR von 41. Bei morphologischen Veränderungen zeigte die Wildpflanze Columbia Zero nach drei Tagen konstanter und sich wiederholender maschinell gesteuerter Haarberührung deutlich einen deutlich kleineren Rosettenradius und eine kürzere Blattlänge. Die projizierte Rosettefläche wurde nach 13 Tagen Berührung von 20 auf 16 Quadratzentimeter verändert.Um sicherzustellen, dass die Berührungskraftbelastung nicht zur Verwundung führt, muss die entsprechende Berührungskraft sorgfältig eingestellt werden. Eine Reihe von richtigen Wachstumsbedingungen sind erforderlich, um eine geeignete Arabidopsis-Anlage für Touch-Response-Assay zu produzieren. Zum Beispiel werden 24 Stunden Lichtintensität zwischen 180 und 240 Mikroeinstein pro Quadratmeter pro Sekunde benötigt, um die Signalmorphogenese zu beobachten.Um sich auf die anderen Formen der mechanischen Kraftbelastung auszudehnen, kann die Maschine auch mit Wassersprühdüse oder Windgebläsen modifiziert werden, um Regen- bzw. Windeffekte in der Zukunft nachzuahmen.

Research

JoVE Journal

Biology

A Labor-saving and Repeatable Touch-force Signaling Mutant Screen Protocol for the Study of Thigmomorphogenesis of a Model Plant Arabidopsis thaliana

Computer-Generated Animal Model Stimuli

Computer-Generated-Tiermodell Stimuli

Communication between animals is diverse and complex. Animals may communicate using auditory, seismic, chemosensory, electrical, or visual signals. In ...

Forschung

Biologie

Choice and No-Choice Assays for Testing the Resistance of A. thaliana to Chewing Insects

Auswahl und No-Choice Tests zur Prüfung der Beständigkeit von A. thaliana zu Fraßinsekten

Larvae of the small white cabbage butterfly are a pest in agricultural settings. This caterpillar species feeds from plants in the cabbage family, which ...

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from Arabidopsis thaliana Seeds

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from Arabidopsis thaliana Seeds

Effiziente und schnelle Isolierung von Frühphasen-Embryonen aus<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Seeds

In flowering plants, the embryo develops within a nourishing tissue - the endosperm - surrounded by the maternal seed integuments (or seed coat). As a ...

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Metabolische Markierung und Membran Fraktionierung für Vergleichende Proteomanalyse von<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Fahrwerk Zellkulturen

Plasma membrane microdomains are features based on the physical properties of the lipid and sterol environment and have particular roles in signaling ...

Imaging Spatial Reorganization of a MAPK Signaling Pathway Using the Tobacco Transient Expression System

Imaging Räumliche Reorganisation eines MAPK Signalweg Verwendung des Tabak Transient Expression System

Visualization of dynamic signaling events in live cells has been a challenge. We expanded an established transient expression system, the biomolecular ...

Rapid Analysis of Circadian Phenotypes in Arabidopsis Protoplasts Transfected with a Luminescent Clock Reporter

Schnelle Analyse von Circadian Phänotypen in Arabidopsis Protoplasten Transfizierte mit einem lumineszenten Clock Reporter

The plant circadian clock allows the anticipation of daily changes to the environment. This anticipation aids the responses to temporally predictable ...

A Hydroponic Co-cultivation System for Simultaneous and Systematic Analysis of Plant/Microbe Molecular Interactions and Signaling

Ein Hydroponisches Co-Kultivierungssystem zur gleichzeitigen und systematischen Analyse von Pflanzen- / Mikroben-Molecular-Wechselwirkungen und Signalgebung

An experimental design mimicking natural plant-microbe interactions is very important to delineate the complex plant-microbe signaling processes. ...

Standardized Method for High-throughput Sterilization of Arabidopsis Seeds

Standardisierte Methode für Hochdurchsatz-Sterilisation von Arabidopsis Samen

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) seedlings often need to be grown on sterile media. This requires prior seed sterilization to prevent the growth of ...

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A)

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A EYFP-CENP-A

Massenspektrometrieanalyse zur Identifizierung der Ubiquitylierung von EIFP-A mit EYFP-Tags (EYFP-CENP-A)

Studying the structure and the dynamics of kinetochores and centromeres is important in understanding chromosomal instability (CIN) and cancer ...

Forward Genetic Screen Using Transgenic Calcium Reporter Aequorin to Identify Novel Targets in Calcium Signaling

Forward Genetic Screen Mit transgenem CalciumReporter Aequorin, um neuartige Ziele bei der Calciumsignalisierung zu identifizieren

Forward genetic screens have been important tools in the unbiased identification of genetic components involved in several biological pathways. The basis ...