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.

Denne studien ble støttet av følgende tilskudd: 31370315, 31570187, 31870231 (National Science Foundation of China), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 (RGC of Hong Kong). Forfattere vil gjerne takke Ju Feng Precision og automatisering Technology Limited (Shenzhen, Kina) for deres tilbud av flere skjematisk vist i figur 1.
Forfattere vil også gjerne takke S. K. Cheung og W. C. Lee for deres bidrag til utvikling av touch-Force lasting maskin.

1. Seed forberedelse
Merk: Arabidopsis frø av både vill type (Col-0) samt mkk1 og mkk2 tap-of-funksjon mutanter brukt ble kjøpt fra Arabidopsis biologiske Resource Center (ABRC, https://www.Arabidopsis.org, Columbus, oh).
<ol><li>Beregn hvor mange plante individer av hver genotype vil bli brukt for en pålitelig statistisk analyse. Forbered et tilstrekkelig antall frø basert på spire rate på hver linje, vanligvis 4-5 ganger mer enn det som er nødvendig for e...

<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 er en kompleks plantevekst respons mot mekaniske forstyrrelser, som innebærer et nettverk av mobilnettet signalering og handling av phytohormones. Det er en konsekvens av adaptive utviklingen av planter for å overleve under de uønskede miljømessige forholdene25,26. Mekanisk berøring, spesielt menneskelig finger touch og håndholdt bomullsdott touch, har blitt valgt til å studere denne morfologiske endringer i tidligere thigmomorphogeneti...

Plant thigmomorphogenesis er et begrep som ble skapt av Jaffe, MJ i 19731. Det er en plante tropism men forskjellig fra den velkjente phototropism eller gravitropism forårsaket av stimuli av sollys eller gravitasjon2,3. Den beskriver fenotypiske endringer forbundet med periodiske mekaniske stimuleringer, som ofte har blitt observert av botanikere i tidligere tider4,5. Regndråper, vind, anlegg, dyr og menneskelige berører, selv dyr biter, er alle regnet for å være forskjellige typer mechano-stimuli som utløser kraften signalering i planter4,5. Egenskapene til plante thigmomorphogenesis inkluderer forsinkelsen av bolting, en kortere stilk, mindre rosett/blad størrelse i stauder, og tykkere stammen i Woody planter6,7,8. Dette er i motsetning til thigmonastic eller thigmotropic respons ofte funnet i Mimosa anlegget eller andre mechano-sensitive vinranker, hvor disse raske touch svarene er lettere å bli observert1,9,10. Thigmomorphogenesis, derimot, er relativt vanskelig å bli observert på grunn av sin langsomme vekst respons. Thigmomorphogenesis observeres vanligvis følgende uker eller år med kontinuerlig kraft lasting stimulering. Denne unike natur plante touch respons gjør det vanskelig å utføre en frem genetisk skjerm ved hjelp av menneskelige hånd touch stimulering å isolere touch-Force signaliserer motstandsdyktig mutanter i en robust måte.
Å belyse kraften signal Transduction trasé og molekylære mekanismer underliggende thigmomorphogenesis6,11, molekylær og cellulære biologiske eksperimenter har blitt utført i de siste6, 12,13,14. Disse studiene har foreslått at anlegget Force signal reseptorer hovedsakelig består av mechanosensitive ion Channels (msc) og bundet MSC komplekser komponert av multimeric komplekser av membran-som spenner over proteiner11,14 , 15. den cytoplasmatiske ca2 + transient Spike generert i løpet av sekunder av den første berøring. Vind-, regn-, eller gravi-stimulering kan samhandle med nedstrøms kalsium sensorer for å overfører styrken signaler til kjernefysiske hendelser14,16,17,18. I tillegg til molekylær og cellulære studier, har den frem genetiske skjermen med manuell finger berøring av planter funnet at phytohormones og sekundære metabolitter er involvert i den påfølgende touch-induserbart (TCH) genuttrykk etter Touch-Force lasting13,19. For eksempel har AOS og opr320 mutanter blitt identifisert så langt fra de genetiske studiene. Imidlertid er det store problemet forbundet med anvendelse av frem genetikk i studiet av thigmomorphogenesis fortsatt intensiv arbeidskraft som kreves for kvantitere nivået på touch respons og berøre en stor befolkning av genetisk mutert enkelte anlegg. Det tidkrevende problemet vedvarer i den hånden rørende-baserte mutant skjermen14,20. For et eksempel, for å fullføre en runde med touch-Force stimulering, en person trenger å berøre 30-60 ganger (ett trykk per sekund) på en enkelt plante. For å få nok antall anlegg for statistisk fenotype analyse, er 20-50 individuelle anlegg av samme genotype normalt nødvendig for touch-Force lasting prosessen. Dette touch-Force lasting regime betyr at en person må full av gjentagelser utføre 600-3000 berører en genotype av valget. Denne typen touch normalt må gjentas 3 til 5 runder om dagen, som tilsvarer omtrent 1800-15000 finger eller bomullsdott berører per dag per genotype av planter. En godt trent person er normalt nødvendig for å opprettholde styrke og styrke på flere innslag i en ønskelig rekkevidde gjennom mange runder med repetisjon i en dag for å unngå den store variasjonen i kraft og styrke. Som det er velkjent at thigmomorphogenesis er en nasyŝaemoe og dose avhengig prosess6,21, touch Force/styrke blir kritisk til en suksess i utløsende touch respons av en plante.
For å fjerne den person-avhengige touch-Force lasting og for å opprettholde mekanisk anvendelse innenfor en akseptabel feilområde14, vi derfor laget en automatisk touch-Force lasting maskin for å erstatte hånd-manipulert berører. Maskinen har 4 bevegelige armer bygget, som hver er utstyrt med en menneskelig hår børste. Denne versjonen heter modell K1 for å spesifisere sin funksjon av menneskehår touch-Force lasting. Hvis 4 genotyper måles kvantitativt for deres thigmomorphogenesis eller berørings respons under én maskin, kan 40-48 personer per genotype måles. Hver runde med touch repetisjon (mindre enn 60 ganger per plante) varer i mindre enn 5 minutter med en bevegelig hastighets justerbar robot arm. Dermed kan planter på en modell K1 touch maskin bli mekanisk stimulert for flere runder om dagen enten med en konstant touch-Force lasting eller ulike nivåer av styrke som opprinnelig programmert.
Arabidopsis thaliana, en modell plante organisme, ble derfor valgt som mål plantearter for å teste den helautomatiske hår touch-Force lasting maskin søknad. Fordi det er flere store Seedbanks tilgjengelig for å hente de ulike germplasms av mutanter og størrelsen på blomstring, passer Arabidopsis godt til den plassen som er tilgjengelig i veksten hylle montert med Model K1 touch maskin.
Modellen K1 automatisk touch maskin består av tre hovedkomponenter: (1) H-formen metall rack komponert av to belte-drevet lineære aktuatorer, (2) Robotic metall armer utstyrt med hårbørster, og (3) en kontroller. For en tilpasset modell K1 touch maskin, hver X/Y akse modulen er sammensatt av en belte-drevet guide-rail, to Slide blokker (rød) og 1 57 stepper motor (pre-installert og demonterbar) (figur 1a,B). Den øvre horisontale aktuatoren gjør det mulig for robot metall armen å bevege seg mot venstre og høyre horisontalt, den nedre vertikale belte drevne lineære aktuatoren gjør at robot metall armen kan bevege seg opp og ned vertikalt (figur 1B, figur 2A ). Fire demonterbar robotarmer ble installert på den vertikale aktuatoren (figur 1C, figur 2B). Fire menneskehår børster var bundet til fire Robotic armer, henholdsvis (figur 1C, figur 2B). Alle mekaniske deler for å konstruere modellen K1 touch maskin i uthevet skrift nedenfor er merket i figur 1C (se også tabellen over materialer).

<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

Planter reagerer på både intracellulære og ekstracellulære mekaniske stimuleringer (eller kraft signaler) og utvikle spesielle morfologiske endringer, en kalt thigmomorphogenesis. I de siste ti årene har flere signalering komponenter blitt identifisert og rapportert for å være involvert i mechanotransduction (f. eks, kalsium ion bindende proteiner og jasmonic acid biosyntesen enzymer). Men den relativt langsomme tempoet i forskningen i studiet av makt signalering eller thigmomorphogenesis er i stor grad tilskrives to grunner: kravet om arbeidskrevende menneskelige hånd-manipulert touch induksjon av thigmomorphogenesis og styrken styrke feil forbundet med folks hånd-touch. For å øke effektiviteten av ekstern kraft lasting på en plante organisme, en automatisk touch-kraft lasting maskinen ble bygget. Dette robot arm drevne hår børste berører gir en arbeidsbesparende og lett repeterbar touch-Force simulering, ubegrenset runder med touch repetisjon og justerbar touch styrke. Denne hår touch-Force lasting maskinen kan brukes til både stor skala screening av touch-Force signalering mutanter og phenomics studie av anlegget thigmomorphogenesis. I tillegg berører materialer som menneskehår, kan erstattes med andre naturlige materialer som dyr hår, silke tråder og bomull fibre. Den automatiserte bevegelige armer på maskinen kan være utstyrt med vann strø dyser og luft vifter for å etterligne den naturlige krefter regndråper og vind, henholdsvis. Ved å bruke denne automatiske hår touch-Force lasting maskin i kombinasjon med hånd-utført bomullsdott berøre, har vi undersøkt touch respons av to force signalering mutanter, MAp kyuzanso kYUZANSO 1 (MKK1) og MKK2 planter . Den phenomes av touch-Force lastet vill type planter og to mutanter ble evaluert statistisk. De har vist vesentlige forskjeller i touch respons.

Den automatiske hår touch-Force lasting maskin For observasjon av morfologiske endringer på planter, både reproduserbar vekstforhold og behandlingsmetoder er nøkkelen til å oppnå repeterbar resultater. Denne høy-gjennomstrømning og automatisk touch-Force signalering mutant screening oppnås ved den nybygde hår touch-Force lasting maskin, modell K1 (figur 1, figur 2). Disse hårbørster kan berøre maksimalt 4 skuffer av planter samti...

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

En arbeidsbesparende og repeterbar touch-Force signalering mutant Screen Protocol for studier av Thigmomorphogenesis av en modell Plant Arabidopsis thaliana

En mild touch-Force lasting maskinen er bygget fra menneskehår børster, robotarmer og en kontroller. Håret børster er drevet av robot armene installert på maskinen og flytte med jevne mellomrom for å bruke touch-kraft på planter. Styrken på maskin drevne hår detaljer kan sammenlignes med manuelt anvendte innslag.

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

Vi bygger en automatisk touch force maskin for å observere anlegget signal morphogenesis. Robotarmene jeg installerte med menneskehårbørster for å bruke mild berøringskraft på planter. Sammenlignet med menneskelig finger touch, kan den automatiske menneskelige hår touch-maskinen tilby mer arbeid sparing, en jevn touch force lasting.Tiden som kreves for en runde med kraftlasting kan begrenses innen flere minutter. Sammenlignet med en rekke timer med fingerberøring og en bomullspinneberøring, kan robotmaskinen i stor grad forbedre plante merkantil responsforskning. Ved å øke effektiviteten og populasjonen av behandlede planter, forventer vi at den automatiske berøringsmaskinen vil bli brukt i en fire signalmutantskjermer og de merkantile responsstudiene i både planter og dyr.For å begynne, test spiringsraten for hver genotype etter å ha pleiet frø på en 8% agarplate med MS-medium i syv dager. I henhold til spiringsraten, forberede frø fire til fem ganger mer enn ønsket antall planter som skal produseres. Dypp frø i kaldt vann i 1,5 milliliter plastrør og dekk med aluminiumsfolie for å holde seg i mørket.Oppbevares ved fire grader celsius for frø imbibition. Fem til syv dager etter imbibition, velg riktig jord for plantevekst. Unngå store klumper og bruk en gaffel til å blande dem homogent.Forbered 24 207 milliliter plastkopper med en øvre kantdiameter på 7,4 centimeter. Bor tre runde hull nederst på koppene for vanningsformål. Fyll disse plastkoppene med blandet jord.La jorda hope seg opp til rundt en centimeter høyere enn koppkanten og bruk en linjal til å flate overflaten av den stablede jorda mykt. Overfør 24 kopper til et plastbrett. Sett lysintensiteten til vekstkammeret mellom 180 og 240 mikroeinstein per sekund per kvadratmeter, noe som er høyere enn fotosyntetisk aktiv stråling for rask vekst av plantene.Angi at lystilstanden skal være 24 timer konstant. Sett temperaturen på vekstkammeret på en 23,5 pluss eller minus 1,5 grader celsius og fuktighet mellom 35 og 45% Tilsett 2,5 liter vann i hvert brett. La jorda absorbere vannet fra hullene som ligger på bunnen av koppene og vente på at jordens overflate faller til koppkantnivået.To timer senere så tre til fire frø inn i ett sted og fire jevnt fordelte flekker i en kopp. Plasser et gjennomsiktig plastdeksel over hvert brett og la frøene spire i en uke. Deretter fjerner du dekselet og lar plantene vokse i en uke til.Vanne planter med 1,5 liter vann annenhver dag etter at frøene spirer. Ni til 10 dager etter frø såing, fjerne ekstra skudd ved tynning. Bruk liten saks for å kutte chutes og unngå å trekke hele planten ut av jorden direkte.Tre til fire plante individer av samme størrelse i hver kopp. For å installere berøringshårbørster på robotarmene, bruk først lim for å feste ett lag menneskehår jevnt på en 330 millimeter lang stål linjal. Lengden på håret er 126 millimeter.Med to metallklemmer fester du de stålherskerne på robotarmene. I kontrollpanelet angir du høyden på maskinarmene langs den vertikale dimensjonen ved å trykke jog F pluss for å heve og Jog R minus for å senke robotarmene og børstene. Hold spissen av hårbørster 5 centimeter lavere enn koppen kanten.Trykk på Inc F plus eller R minus for å forhåndskjøre maskinen en til to sykluser for å sikre at alle plantepersoner berøres. Før det offisielle eksperimentet, bruk en elektronisk skala for å måle berøringskraften. Juster høyden på maskinarmene for å opprettholde berøringskraften mellom en til to millinewtons.Deretter angir du startposisjonen til maskinarmene langs den horisontale dimensjonen manuelt. La hårbørstene henge på kanten av hvert brett. Trykk Jog F plus eller Jog R minus for å flytte maskinarmen horisontalt litt etter litt for å sikre at ingen plante blir berørt før det rørende eksperimentet starter.Sett omløpsavstanden for hårbørsten i den horisontale dimensjonen til 365 millimeter ved å trykke på reiseknappen. Trykk på Inc F pluss eller R minus for å flytte maskinarmene for å få full reiseavstand og sørge for at alle de behandlede plantene berøres. Trykk deretter på autohastighetsknappen for å stille inn bevegelseshastigheten langs x-aksen på maskinarmene på 5000 millimeter per minutt.Trykk på den mindre syklusknappen for å stille inn berøringstiden ved 20 forsøk som tilsvarer 40 berøringer per runde. Still inn repetisjonsintervallet for berøringsrunden på 480 minutter per dag ved å trykke på den store periodeknappen som gjør at hårbørstene kan berøre planter i tre runder om dagen med en intervalltid på åtte timer. Maskinen starter automatisk en ny runde med berøring når nedtellingen blir til null.Sett hovedsyklusen på 12 forsøk for å tillate maskinen å berøre planter for 12 runder innen en periode på fire dager. Trykk på startknappen for å starte det forhåndsinnstilte programmet. Juster og kalibrer børstene og hårspissene til samme høyde hver dag i hele berøringsperioden.For å spore boltedagen for hver plante i et rørende eksperiment, følg den første blomstrende stammen av hver plante hver dag. Mål lengden og registrer varigheten av veksten når den når en centimeter, noe som betyr at den har gått fra vegetativ fase til reproduktiv fase. Målet for rosettradius, ta bilder av hele skuffen fra toppen.Bruk en bildebehandlingsprogramvare til å måle avstanden fra rosettsenteret til spissen av det lengste bladet med koppkanten som linjal. For å måle rosettområdet, fjern først blomsterstanden uten å påvirke resten av rosettorganene. Ta bilder fra toppen av hver plante sammen med en skala linjal plassert i nærheten.I bildebehandlingsprogramvaren måler du det horisontale todimensjonale overflatearealet på rosettbladene. I dette eksperimentet bomullspinne manuell touch behandling ble sammenlignet med maskindrevet hår touch behandling på vill type kontroll Columbia null planter. Bolting forsinket 1,7 dager etter kontinuerlig bomullspinne berøring behandling.På samme måte for den automatiske maskindrevne hårnussen ble forsinket bolting observert. Den univariate Cox farer analyse viser bolting risikoen for planter i berøringsgruppen er 31%og 52%sammenlignet med planter i kontrollgruppen, henholdsvis. Denne bolteforsinkelsen ble imidlertid ikke observert på tDNA-innsatsmutanter, NKK en og NKK to.Den proporsjonale faremodellen univariate Cox viser at bare villtype Columbia null viste en betydelig forskjell mellom kontroll- og berøringsanlegg med en estimert HR på 41. For morfologiske endringer viste den ville typen Columbia nullplante betydelig mindre rosettradius og kortere bladlengde etter tre dager med konstant og repeterende automatisk maskindrevet hårreis. Det forventede rosettområdet ble endret fra 20 til 16 kvadratcentimeter etter 13 dagers berøring.For å sikre at berøringskraftbelastningen ikke fører til såret, må passende berøringskraft stilles inn nøye. Et sett med riktige vekstforhold er nødvendig for å produsere en passende Arabidopsis plante for touch respons analyse. For eksempel er det nødvendig med 24 timer lysintensitet mellom 180 og 240 mikroeinstein per kvadratmeter per sekund for å observere signalmorfogenesen.For å utvide til de andre former for mekanisk kraftbelastning, kan maskinen også endres med vann sprinkling dyse eller vindblåsere for å etterligne regn eller vindeffekter, henholdsvis i fremtiden.

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

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

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

Effektiv og Rapid Isolering av tidlig stadium embryo fra<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Frø

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

Metabolsk Merking og Membran Fraksjone for komparativ proteomikk analyser av<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Suspension cellekulturer

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 Spatial Omorganisering av et MAPK signalveien Bruke Tobacco 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

Rask analyse av i døgn fenotyper i Arabidopsis Protoplaster tilført med en selvlysende klokke 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

Et hydroponisk samdyrkningssystem for samtidig og systematisk analyse av molekylære interaksjoner og signalering av plante / mikrobe

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

Standardisert metode for høy gjennomstrømming sterilisering av Arabidopsis frø

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

Massespektrometrianalyse for å identifisere Ubiquitylation av EYFP-merket 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

Fremover genetisk skjerm ved hjelp av transgen kalsium reporter aequorin å identifisere nye mål i kalsium signalering

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