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.

מחקר זה היה נתמך על ידי המענקים הבאים: 31370315, 31570187, 31870231 (הקרן הלאומית המדע של סין), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 (RGC של הונג קונג). מחברים רוצים להודות Ju פנג דיוק ואוטומציה טכנולוגיה מוגבלת (שנג, סין) עבור ההנפקה שלהם מספר תרשימים המוצגים באיור 1.
מחברים גם רוצים להודות ש. ק. צ'אנג וג. לי על תרומתם לפיתוח מכונת ההעמסה של כוח המגע.

1. הכנת זרעים
הערה: הזרעים Arabidopsis מסוג פראי (Col-0) כמו גם mkk1 ו- mkk2 אובדן התפקוד מוטציות ששימשו נרכשו ממרכז המשאבים הביולוגיים ARABIDOPSIS (ABRC, https://www.arabidopsis.org, קולומבוס, הו).
<ol><li>לחשב כמה אנשים צמחים של כל גנוטיפ ישמש ניתוח סטטיסטי אמין. להכין מספר מספיק של זרעים מבוסס על...

<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. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+higher+plant+gravity+sensing.">Mechanism of higher plant gravity sensing.</a> American Journal of Botany. 100, 91-100 (2013).</li><li>Salisbury, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Flowering Process. , (1963).</li><li>Darwin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Power of Movement in Plants. , (1881).</li><li>Chehab, E. W., Eich, E., Braam, 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:+a+complex+plant+response+to+mechano-stimulation.">Thigmomorphogenesis: a complex plant response to mechano-stimulation.</a> Journal of Experimental Botany. 60, 43-56 (2008).</li><li>Telewski, F. W., 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:+anatomical,+morphological+and+mechanical+analysis+of+genetically+different+sibs+of+Pinus+taeda+in+response+to+mechanical+perturbation.">Thigmomorphogenesis: anatomical, morphological and mechanical analysis of genetically different sibs of Pinus taeda in response to mechanical perturbation.</a> Physiologia Plantarum. 66, 219-226 (1986).</li><li>Vogel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+precision+measurements+of+radial+increment+in+a+mature+spruce+stand+and+interpretation+variants+of+short+term+changes+in+increment+values.">Automatic precision measurements of radial increment in a mature spruce stand and interpretation variants of short term changes in increment values.</a> Allgemeine Forst-und Jagdzeitung. , (1994).</li><li>Braam, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+touch:+plant+responses+to+mechanical+stimuli.">In touch: plant responses to mechanical stimuli.</a> New Phytologist. 165, 373-389 (2005).</li><li>Jaffe, M. J., Leopold, A. C., Staples, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thigmo+responses+in+plants+and+fungi.">Thigmo responses in plants and fungi.</a> American Journal of Botany. 89, 375-382 (2002).</li><li>Telewski, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+unified+hypothesis+of+mechanoperception+in+plants.">A unified hypothesis of mechanoperception in plants.</a> American Journal of Botany. 93, 1466-1476 (2006).</li><li>Guti&#233;rrez, R. A., Ewing, R. M., Cherry, J. M., Green, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+unstable+transcripts+in+Arabidopsis+by+cDNA+microarray+analysis:+rapid+decay+is+associated+with+a+group+of+touch-and+specific+clock-controlled+genes.">Identification of unstable transcripts in Arabidopsis by cDNA microarray analysis: rapid decay is associated with a group of touch-and specific clock-controlled genes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 11513-11518 (2002).</li><li>Lee, D., Polisensky, D. H., Braam, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+identification+of+touch-and+darkness-regulated+Arabidopsis+genes:+a+focus+on+calmodulin-like+and+XTH+genes.">Genome-wide identification of touch-and darkness-regulated Arabidopsis genes: a focus on calmodulin-like and XTH genes.</a> New Phytologist. 165, 429-444 (2005).</li><li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+and+functional+posttranslational+modification+proteomics+reveals+that+TREPH1+plays+a+role+in+plant+touch-delayed+bolting.">Quantitative and functional posttranslational modification proteomics reveals that TREPH1 plays a role in plant touch-delayed bolting.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences United States of America. 115, 10265-10274 (2018).</li><li>Hamilton, E. S., Schlegel, A. M., Haswell, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=United+in+diversity:+mechanosensitive+ion+channels+in+plants.">United in diversity: mechanosensitive ion channels in plants.</a> Annual Review of Plant Biology. 66, 113-137 (2015).</li><li>Knight, M. R., Campbell, A. K., Smith, S. M., Trewavas, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transgenic+plant+aequorin+reports+the+effects+of+touch+and+cold-shock+and+elicitors+on+cytoplasmic+calcium.">Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium.</a> Nature. 352, 524 (1991).</li><li>Toyota, M., Furuichi, T., Tatsumi, H., Sokabe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoplasmic+calcium+increases+in+response+to+changes+in+the+gravity+vector+in+hypocotyls+and+petioles+of+Arabidopsis+seedlings.">Cytoplasmic calcium increases in response to changes in the gravity vector in hypocotyls and petioles of Arabidopsis seedlings.</a> Plant Physiology. 146, 505-514 (2008).</li><li>Knight, M. R., Smith, S. M., Trewavas, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wind-induced+plant+motion+immediately+increases+cytosolic+calcium.">Wind-induced plant motion immediately increases cytosolic calcium.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 4967-4971 (1992).</li><li>Braam, J., Davis, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rain-,+wind-,+and+touch-induced+expression+of+calmodulin+and+calmodulin-related+genes+in+Arabidopsis.">Rain-, wind-, and touch-induced expression of calmodulin and calmodulin-related genes in Arabidopsis.</a> Cell. 60, 357-364 (1990).</li><li>Chehab, E. W., Yao, C., Henderson, Z., Kim, S., Braam, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+touch-induced+morphogenesis+is+jasmonate+mediated+and+protects+against+pests.">Arabidopsis touch-induced morphogenesis is jasmonate mediated and protects against pests.</a> Current Biology. 22, 701-706 (2012).</li><li>Telewski, F. W., Pruyn, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thigmomorphogenesis:+a+dose+response+to+flexing+in+Ulmus+americana+seedlings.">Thigmomorphogenesis: a dose response to flexing in Ulmus americana seedlings.</a> Tree Physiology. 18, 65-68 (1998).</li><li>De Vylder, J., Vandenbussche, F. J., Hu, Y., Philips, W., Van Der Straeten, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rosette+tracker:+an+open+source+image+analysis+tool+for+automatic+quantification+of+genotype+effects.">Rosette tracker: an open source image analysis tool for automatic quantification of genotype effects.</a> Plant Physiology. , (2012).</li><li>Clark, T., Bradburn, M., Love, S., Altman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survival+analysis+part+I:+basic+concepts+and+first+analyses.">Survival analysis part I: basic concepts and first analyses.</a> British Journal of Cancer. 89, 232 (2003).</li><li>Bradburn, M. J., Clark, T. G., Love, S., Altman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survival+analysis+part+II:+multivariate+data+analysis&#8211;an+introduction+to+concepts+and+methods.">Survival analysis part II: multivariate data analysis&#8211;an introduction to concepts and methods.</a> British Journal of Cancer. 89, 431 (2003).</li><li>Jaffe, M., Forbes, S. <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+effect+of+mechanical+perturbation+on+plants.">Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants.</a> Plant Growth Regulation. 12, 313-324 (1993).</li><li>Kutschera, U., Niklas, 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=Evolutionary+plant+physiology:+Charles+Darwin&#8217;s+forgotten+synthesis.">Evolutionary plant physiology: Charles Darwin&#8217;s forgotten synthesis.</a> Naturwissenschaften. 96, 1339 (2009).</li></ol>

Thigmomorphogenesis היא תגובה צמיחה מורכבת הצמח לקראת רטבאליות מכני, אשר מערבת רשת של איתות סלולרי פעולה של פיטוהורמונים. זוהי תוצאה של האבולוציה מסתגלת של צמחים לשרוד תחת תנאים סביבתיים לא רצויים25,26. מגע מכני, בעיקר מגע הגוף האנושי ביד כותנה לגעת ספוגית, נבחרו ללמוד...

מפעל הצמחים הוא מונח שנטבע על ידי יפה, MJ ב 19731. זהו הטרוריזם של הצמח אך שונה מפוטוטרוזם הידוע או מגרביטיות הנגרמת על ידי גירויים של אור השמש או כוח הכבידה2,3. היא מתארת שינויים פנוטיוריים הקשורים בגירוי מכני תקופתי, אשר נצפו לעתים קרובות על ידי וטניקאים בזמנים קדומים יותר4,5. טיפות גשם, רוח, צמח, בעלי חיים ונגיעות אנושיות, אפילו נשיכות בעלי חיים, נחשבים כולם לסוגים שונים של גירויים שמפעילים את איתות הכוח בצמחים4,5. מאפייני הצמח thigmomorphogenesis כוללים את עיכוב בולטינג, גזע קצר יותר, שושנת עלים קטנים יותר/עלה בצמחים עשבוני, וגבעול עבה יותר צמחים וודי6,7,8. זה בניגוד לתגובה התנזירים או thigmoטרופי לעתים קרובות נמצא במפעל Mimosa או אחרים מכונאי רגיש גפנים, שם אלה התגובות מגע מהיר קל יותר להיות נצפתה1,9,10. מאידך, לעומת זאת, קשה יחסית להבחין בגלל תגובת הגדילה האיטית שלו. Thigmomorphogenesis הוא בדרך כלל נצפתה בעקבות שבועות או אפילו שנים של גירוי מתמשך כוח העמסה. זה הטבע הייחודי של התגובה למגע הצמח מקשה לבצע מסך גנטי קדימה באמצעות גירוי מגע יד האדם כדי לבודד את מוטציות כוח המגע איתות עמיד בצורה איתנה.
כדי להבהיר את משעולים אותות הכוח ואת המנגנונים המולקולריים המשמשים את הניסויים הביולוגיים של thigmomorphogenesis6,11, ביולוגיים מולקולריים וסלולריים בוצעו בעבר6, .12,13,14 מחקרים אלה הציעו כי כוח הצמח קולטני האות מורכב בעיקר של ערוצי יון מכונאי (MSC) ואת מתחמי הקשור MSC מורכב על ידי מכלולי מולטימאריק של חלבונים המשתרעים על ידי ממברנות11,14 , 15. בתוך שניות של המגע הראשוני cytoplasmic2 + ספייק חולף. רוח-, גשם, או gravi-גירוי יכול לתקשר עם חיישני הסידן במורד הזרם כדי לשדר את אותות הכוח לאירועים גרעיניים14,16,17,18. בנוסף למחקרים מולקולריים וסלולריים, המסך הגנטי קדימה עם נגיעה ידנית של צמחים מצא כי פיטוהורמונים מטבוליטים משני מעורבים בביטוי הגנטי הסוגר inducible (TCH) בעקבות ה . כוח מגע מעמיס13,19 לדוגמה, aos ו- opr320 מוטציות זוהו עד כה ממחקרים גנטיים. עם זאת, הבעיה העיקרית הקשורה ליישום של גנטיקה קדימה במחקר של thigmomorphogenesis היא עדיין עבודה אינטנסיבית הנדרשת לכמת את רמת התגובה מגע ונגיעה באוכלוסייה גדולה של מוטציה גנטית צמחים בודדים. בעיה גוזלת זמן גם ממשיכה לגעת במסך מוטציה מבוסס יד14,20. לדוגמה, כדי להשלים סבב אחד של גירוי בכוח מגע, אדם צריך לגעת 30-60 פעמים (נגיעה אחת לשניה) על צמח בודד. כדי לקבל מספיק מספר צמחים עבור ניתוח הפנוטיפ סטטיסטית, 20-50 צמחים בודדים של ה-גנוטיפ זהה נדרשים בדרך כלל עבור תהליך הטעינה כוח המגע. זה משטר מגע כוח הטעינה משמעו כי אדם צריך לבצע שוב ושוב באופן מידי ביצוע של 600-3000 נגיעות על גנוטיפ אחד של בחירה. סוג זה של מגע בדרך כלל צריך לחזור 3 כדי 5 סיבובים ביום, אשר שווה בערך 1800-15000 אצבע או כותנה לגעת ספוגית ליום לכל גנוטיפ של צמחים. אדם מיומן היטב נדרש בדרך כלל כדי לשמור על הכוח והכוח של נגיעות מרובות בתוך טווח רצוי לאורך סיבובים רבים של חזרות ביום כדי למנוע וריאציה גדולה כוח וכוח. כפי שהוא ידוע היטב כי thigmomorphogenesis הוא תהליך תלוי ומינון במינון6,21, כוח מגע/כוח הופך קריטי להצלחה מפעילה תגובת מגע של צמח.
כדי להסיר את הטעינה תלוי אדם בכוח המגע וכלה לשמור על יישום מכני בתוך טווח שגיאה מקובל14, ולכן עיצבנו מכונת מגע אוטומטי בכוח הטעינה כדי להחליף את הנגיעות ביד מניפולציה. המכונה 4 זרועות נעות בנוי, כל אחד מהם מצויד מברשת שיער אנושית אחת. גירסה זו נקראת דגם K1 כדי לציין את תכונת הטעינה של כוח מגע השיער האנושי. אם 4 גנוטיפים נמדדים ככמת עבור thigmomorphogenesis שלהם או תגובת מגע תחת אחד המכונה, 40-48 אנשים לכל גנוטיפ ניתן למדוד. כל סיבוב של חזרה מגע (פחות מ 60 פעמים של מגע לכל צמח) נמשך פחות מ 5 דקות באמצעות זרוע רובוטית מתכווננת מהירות הנעה. כך, צמחים על מכונת מודל K1 touch יכול להיות מגורה מכנית עבור סיבובים מרובים ביום או עם מתמדת כוח מגע טעינה או רמות שונות של חוזק כמו מתוכנתים בתחילה.
Arabidopsis thaliana, מודל האורגניזם צמח, ולכן נבחר מינים צמח היעד לבדיקת שיער אוטומטי מלאה כוח המגע המחשב טעינת יישום. כי יש כמה בנקים גדולים זרעים זמינים לאחזור germפלסטיות שונים של מוטציות בגודל של פריחה, Arabidopsis מתאים גם לחלל הזמין במדף הצמיחה רכוב עם מכונת המגע דגם K1.
מכונת המגע האוטומטית דגם K1 מורכבת משלושה רכיבים עיקריים: (1) מתלה המתכת של ה-H-shape מורכב משני מפעילים ליניאריים מונחי-חגורה, (2) זרועות מתכת רובוטיות מצוידות במברשות שיער, ו (3) בקר. עבור מכונת מגע K1 דגם מותאם אישית, כל מודול X/Y ציר מורכב מדריך אחד חגורה מונחה-מסילות, שני גושי שקופיות (אדום) ו-1 57 stepper מנוע (מותקן מראש ומנותק) (איור 1א,ב). המפעיל האופקי העליון מאפשר זרוע מתכת רובוטית לנוע שמאלה וימינה אופקית, המפעיל האנכי התחתון מונחה חגורה ליניארי מאפשר זרוע מתכת רובוטית לנוע אנכית למעלה ולמטה (איור 1B, איור 2A ). ארבעה זרועות רובוטיות שאינן מותקנות הותקנו על המפעיל האנכי (איור 1ג, איור 2ב'). ארבע מברשות שיער אנושיות היו קשורות ארבע זרועות רובוטיות, בהתאמה (איור 1ג, איור 2ב). כל חלקי מכני כדי לבנות את מכונת K1 touch מודל בגופן מודגש להלן מסומנים באיור 1ג (גם לראות את הטבלה של חומרים).

<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

הצמחים מגיבים הן לגירוי מכני התאיים והן לחילוץ (או אותות כוח) ולפתח שינויים מורפולוגיים מיוחדים, שנקרא thigmomorphogenesis. בעשורים האחרונים זוהו מספר מרכיבי איתות ודווחו על היותם מעורבים במטיית המכונה (למשל, מחייב סידן, חלבונים ואנזימים ביולוגיים). עם זאת, הקצב האיטי יחסית של מחקר במחקר של כוח איתות או thigmomorphogenesis מיוחס במידה רבה לשתי סיבות: הדרישה של מפרך יד האדם מניפולציה אינדוקציה מגע של thigmomorphogenesis ואת הכוח שגיאות כוח שקשורים למגע יד של אנשים. כדי לשפר את יעילות הטעינה של כוח חיצוני על אורגניזם צמח, נבנתה מכונת טעינה אוטומטית של כוח מגע. זה רובוטית זרוע מונחה שיער נגיעות לספק הדמיה העבודה בקלות לשחזור הדמיית כוח, סיבובים ללא הגבלה של חזרה מגע וחוזק מגע מתכווננת. זה שיער מגע כוח מכונת טעינה ניתן להשתמש הן עבור הקרנת בקנה מידה גדול של כוח מגע מוטציות איתות והמחקר phenomics של הצמח thigmomorphogenesis. בנוסף, חומרי מגע כגון שיער אנושי, ניתן להחליף עם חומרים טבעיים אחרים כמו שיער בעלי חיים, חוטי משי וסיבי כותנה. הזרועות נע אוטומטית על המחשב עשוי להיות מצויד עם חרירי המים ומפוחים אוויר כדי לחקות את הכוחות הטבעיים של טיפות גשם ורוח, בהתאמה. על ידי שימוש אוטומטי זה שיער מגע כוח מכונת טעינה בשילוב עם ביצוע ביד ספוגית כותנה לגעת, חקרנו את תגובת המגע של שני כוח מוטציות איתות, MAP kinase kinase 1 (MKK1) ו MKK2 צמחים . Phenomes של כוח מגע טעון צמחים סוג פראי ושני מוטציות הוערכו סטטיסטית. הם הציגו הבדלים משמעותיים בתגובת המגע.

מכונת ההעמסה של כוח המגע האוטומטי להשגחה על שינויים מורפולוגיים על צמחים, הן תנאי הצמיחה לשחזור ושיטות הטיפול הן המפתח להשגת תוצאות משוב. הקרנת מוטציה בעוצמה גבוהה ואוטומטית של כוח מגע מושגת על ידי מכונת הטעינה החדשה שנבנתה בכוח המגע, דגם K1 (איור 1, אי?...

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.

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

שמירת עבודה והמשך המגע הכוח איתות פרוטוקול המסך מוטציה למחקר של Thigmomorphogenesis של צמח המודל Arabidopsis thaliana

מכונת העמסה עדינה של כוח מגע בנויה ממברשות שיער אנושיות, זרועות רובוטיות ובקר. מברשות השיער מונעים על ידי זרועות רובוטיות המותקנות במחשב ולנוע מעת לעת כדי להחיל כוח מגע על צמחים. החוזק של נגיעות שיער מונחה מכונה דומה לזה של נגיעות שהוחלו ידנית.

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

אנחנו בונים מכונת כוח מגע אוטומטית כדי לצפות במורפוגנזה של אות הצמח. הזרועות הרובוטיות שהתקנתי עם מברשות שיער אנושיות כדי להפעיל כוח מגע עדין על צמחים. בהשוואה למגע אצבע אנושי, מכונת המגע האוטומטית לשיער אנושי יכולה להציע יותר חיסכון בעבודה, טעינת כוח מגע אחיד.ניתן להגביל את הזמן הנדרש לסיבוב אחד של טעינת כוח בתוך מספר דקות. בהשוואה למספר שעות של מגע אצבע ומגע צמר גפן, המכונה הרובוטית יכולה לשפר במידה רבה את מחקר תגובת מרכנתיל הצמח. על ידי הגדלת היעילות והאוכלוסייה של צמחים מטופלים, אנו צופים כי מכונת המגע האוטומטית תיושם בארבעה מסכי מוטציות איתותים ובלימודי תגובת מרכנתיל הן בצמחים והן בבעלי חיים.כדי להתחיל, לבדוק את קצב הנביטה של כל גנוטיפ לאחר טיפוח זרעים על צלחת 8%agar עם מדיום MS במשך שבעה ימים. על פי קצב הנביטה, להכין זרעים ארבע עד חמש פעמים יותר מאשר המספר הרצוי של צמחים להיות מיוצר. טובלים זרעים במים קרים בצינורות פלסטיק 1.5 מיליליטר ומכסים בנייר אלומיניום כדי לשמור בחושך.יש לאחסן ב-4 מעלות צלזיוס לזרעים. חמישה עד שבעה ימים לאחר האמביציה, בחר את הקרקע המתאימה לצמיחת צמחים. הימנע גושים גדולים ולהשתמש ב FORK לערבב אותם הומוגנית.הכינו 24 כוסות פלסטיק 207 מיליליטר בקוטר שפה עליון של 7.4 ס"מ. לקדוח שלושה חורים עגולים בתחתית ה כוסות למטרות השקיה. מלאו את כוסות הפלסטיק האלה באדמה מעורבת.תן לאדמה להיערם עד לסמ אחד גבוה יותר מאשר שפת ה ולהשתמש בסרגל כדי לשטח את פני השטח של האדמה נערם ברכות. מעבירים 24 כוסות למגש פלסטיק. הגדר את עוצמת האור של תא הצמיחה בין 180 ל 240 microeinsteins לשנייה למ"ר, שהוא גבוה יותר מאשר קרינה פעילה פוטוסינתטית לצמיחה מהירה של הצמחים.הגדר את מצב האור להיות קבוע 24 שעות. הגדר את הטמפרטורה של תא הצמיחה ב 23.5 פלוס או מינוס 1.5 מעלות צלזיוס ולחות בין 35 ל 45% להוסיף 2.5 ליטר מים לתוך כל מגש. תן לאדמה לספוג את המים מהחורים הממוקמים בתחתית ה כוסות ולחכות פני השטח של הקרקע לרדת אל מפלס שפת ה.שעתיים לאחר מכן, לזרוע שלושה עד ארבעה זרעים לנקודה אחת וארבעה כתמים מחולקים באופן שווה בתוך. מניחים כיסוי פלסטיק שקוף מעל כל מגש ולתת זרעים לנבוט במשך שבוע. לאחר מכן, להסיר את הכיסוי ולאפשר שתילים לגדול במשך שבוע נוסף.להשקות צמחים עם 1.5 ליטר מים כל יומיים לאחר הזרעים לנבוט. תשעה עד עשרה ימים לאחר זריעת זרעים, להסיר יורה נוסף על ידי דילול. השתמש במספריים זעירים כדי לחתוך את המצנחים ולהימנע משיכת הצמח כולו מתוך האדמה ישירות.שלושה עד ארבעה אנשים צמחיים בגודל דומה בכל. כדי להתקין מברשות שיער מגע על הזרועות הרובוטיות, השתמש תחילה בדבק כדי לתקן שכבה אחת של שיער אנושי באופן שווה על סרגל פלדה באורך 330 מ"מ. אורך השיער הוא 126 מילימטרים.עם שני מלחצי מתכת, חבר את שליטי הפלדה לזרועות הרובוטיות. בלוח הבקרה, הגדר את הגובה של זרועות המכונה לאורך הממד האנכי על ידי לחיצה על Jog F פלוס כדי להעלות ו- Jog R מינוס כדי להוריד את הזרועות והמברשות הרובוטיות. שמור על קצה מברשות השיער 5 סמ נמוך יותר מאשר שפת ה.לחץ על Inc F פלוס או R מינוס כדי להקדים את המכונה אחד עד שני מחזורים כדי לוודא שכל האנשים הצמחיים נמצאים בגעת. לפני הניסוי הרשמי, השתמש בקנה מידה אלקטרוני כדי למדוד את כוח המגע. כוונן את הגובה של זרועות המכונה כדי לשמור על כוח המגע בין 1 ל -2 מילניטון.לאחר מכן, הגדר את מיקום ההתחלה של זרועות המכונה לאורך הממד האופקי באופן ידני. אפשר למברשות השיער להיתלות בקצה כל מגש. לחץ על Jog F פלוס או Jog R מינוס כדי להזיז את זרוע המכונה אופקית לאט לאט כדי לוודא כי אין צמח הוא נגע לפני הניסוי נוגע ללב מתחיל.הגדר את מרחק הנסיעה של מברשת השיער בממד האופקי ל- 365 מילימטרים על-ידי לחיצה על לחצן הנסיעה. הקש Inc F פלוס או R מינוס כדי להזיז את זרועות המכונה כדי לקבל מרחק נסיעה מלא ולהבטיח כי כל הצמחים המטופלים הם נגעו. לאחר מכן, לחץ על לחצן המהירות האוטומטית כדי להגדיר את מהירות התנועה לאורך ציר x של זרועות המכונה ב 5000 מילימטרים לדקה.לחץ על לחצן המחזור המשני כדי להגדיר את זמן המגע ב- 20 גירסאות הפעלה השוות ל- 40 נגיעות לסיבוב. הגדר את מרווח החזרה של סיבוב המגע על 480 דקות ביום על ידי לחיצה על כפתור התקופה העיקרי המאפשר מברשות שיער לגעת בצמחים במשך שלושה סיבובים ביום עם זמן מרווח של שמונה שעות. המחשב יתחיל סבב מגע חדש באופן אוטומטי כאשר הספירה לאחור תהפוך לאפס.הגדר את המחזור העיקרי ב 12 ניסויים כדי לאפשר למכונה לגעת במפעלים במשך 12 סיבובים בתוך תקופה של ארבעה ימים. לחצו על לחצן 'התחל' כדי להפעיל את התוכנית המוגדרת מראש. כוונן וכייל את המברשות ואת קצות השיער לאותו גובה כל יום במהלך כל תקופת נגיעה.כדי לעקוב אחר יום הבריח של כל צמח בתוך ניסוי נוגע ללב, התבונן בגזע הראשון של כל צמח מדי יום. למדוד את האורך ולתרשם את משך הצמיחה כאשר הוא מגיע סנטימטר אחד, כלומר הוא עבר מהשלב הצמחי לשלב הרבייה. מידת רדיוס הרוזט, צלם את המגש כולו מלמעלה.השתמש בתוכנה לעיבוד תמונה כדי למדוד את המרחק ממרכז הרוזט לקצה העלה הארוך ביותר עם שפת ה כשליט. כדי למדוד את אזור רוזט, ראשית, להסיר את תפרחת מבלי להשפיע על שאר איברי רוזט. צלם תמונות מהחלק העליון של כל צמח יחד עם סרגל בקנה מידה הממוקם בקרבת מקום.בתוכנת עיבוד התמונה, למדוד את שטח הפנים הדו מימדי האופקי של עלי רוזט. בניסוי זה טיפול מגע ידני צמר גפן הושווה עם טיפול מגע שיער מונחה מכונה על סוג פראי שליטה קולומביה אפס צמחים. הבריח מתעכב 1.7 ימים לאחר טיפול רציף מגע צמר גפן.באופן דומה למגע השיער מונחה המכונה האוטומטית, נצפתה בריחה מעוכבת. ניתוח הסכנות של Cox univariate מראה שהסיכון הבריח של צמחים בקבוצת המגע הוא 31% ו-52% בהשוואה לצמחים בקבוצת הביקורת, בהתאמה. עם זאת, עיכוב בריח זה לא נצפה על מוטציות הכנסה tDNA, NKK אחד NKK שתיים.מודל הסכנות היחסיות של קוקס מראה שרק סוג פראי קולומביה אפס הציג הבדל משמעותי בין צמחים לבקרה ומגע עם משאבי אנוש מוערכים של 41. עבור שינויים מורפולוגיים, סוג הבר קולומביה אפס צמח הראה רדיוס רוזט קטן משמעותית ואורך עלה קצר יותר לאחר שלושה ימים של מגע שיער מונחה מכונה אוטומטית מתמדת וחוזרת על עצמה. אזור הוורדים המתוכנן השתנה מ-20 ל-16 ס"מ רבועים לאחר 13 ימי מגע.כדי לוודא כי טעינת כוח המגע לא תוביל לפציעה, יש להגדיר בזהירות את כוח המגע המתאים. יש צורך בסדרה של תנאי צמיחה נאותים כדי לייצר מפעל ערביטופסיס מתאים למענה מגע. לדוגמה, יש צורך ב-24 שעות של עוצמת אור בין 180 ל-240 מיקרואינשטיין למ"ר לשנייה כדי לצפות במורפוגנזה של האות.כדי להרחיב את הצורות האחרות של טעינת כוח מכני, המכונה יכולה גם להיות שונה עם מים מפזרים חריר או נושבי רוח לחקות אפקטים גשם או רוח, בהתאמה בעתיד.

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

מחשב שנוצר מודל החיה גירויים

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

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

בחירה אין ברירה מבחני לבחינות ההתנגדות של thaliana א &#39;חרקים לעיסת

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

בידוד יעיל ומהיר של עוברים משלבים מוקדמים<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em&gt; זרעים

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

מטבולית תיוג וממברנה היפוך חלוקה לניתוח השוואתי של proteomic<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em&gt; תא תרבויות השעיה

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

הדמית ארגון מחדש מרחבית של מסלול איתות MAPK שימוש במערכת הביטוי החולפת הטבק

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

ניתוח מהיר של פנוטיפים היממה ארבידופסיס פרוטופלאסט טרנספקציה עם כתבת שעון פלורסנט

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

הידרופוני Co- טיפוח מערכת לניתוח סימולטני ושיטתי של הצמח / מיקרובי אינטראקציות מולקולרית איתות

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

שיטה סטנדרטית עבור תפוקה גבוהה עיקור של תודרנית זרעים

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

ניתוח ספקטרומטר המסה כדי לזהות את אוביקווילציה של EYFP-מתויג CENP-A (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

המסך הגנטי הקדמי באמצעות כתבת סידן טרנסגניים Aequorin כדי לזהות יעדים הרומן איתות סידן

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