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.

Это исследование было поддержано следующими грантами: 31370315, 31570187, 31870231 (Национальный научный фонд Китая), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 RGC (Гонконг). Авторы хотели бы поблагодарить Ju Feng Точности и автоматизации технологии Limited (Шэньчжэнь, Китай) за их предложение нескольких схем, показанных на рисунке 1.
Авторы также хотели бы поблагодарить С. К. Ченга и В. К. Ли за их вклад в развитие сенсорной погрузочной машины.

1. Подготовка семян
ПРИМЕЧАНИЕ: Семена арабидопсис а дикий тип (Col-0), а также mkk1 и mkk2 потери функции мутантов, используемых были приобретены из Arabidopsis биологический ресурсный центр (ABRC, https://www.arabidopsis.org, Колумбус, Огайо).
<ol><li>Рассчитайте, сколько растений каждо?...

<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 является сложной реакции роста растений на механические возмущения, которая включает в себя сеть клеточной сигнализации и действия фитогормонов. Это следствие адаптивной эволюции растений, чтобы выжить в нежелательных условиях окружающей среды25,<sup class="xr...

Завод thigmomorphogenesis это термин, который был придуман Jaffe, MJ в 1973году 1. Это тропизм растений, но отличается от известного фототропизма или гравитропизма, вызванного стимулами солнечного света или гравитации2,3. Он описывает фенотипические изменения, связанные с периодическими механическими стимуляциями, которыечасто наблюдались ботаниками в прежние времена 4,5. Капли дождя, ветер, растение, животное и человеческие прикосновения, даже укусы животных, все считаются различными типами механо-стимулов, которые вызывают силу сигнализации в растениях4,5. Характеристики растений thigmomorphogenesis включают задержку болтов, короткий стебель, меньше розетки / листьев размера в травянистых растений, и толще стебля в древесных растений6,7,8. Это в отличие от тигмонастики или тигмотропной реакции часто встречаются в Mimosa завода или других механо чувствительных виноградных лоз, где эти быстрые сенсорные реакции легче наблюдаться1,9,10. Thigmomorphogenesis, с другой стороны, относительно трудно наблюдаться из-за его медленной реакции роста. Thigmomorphogenesis обычно наблюдается после недели или даже лет непрерывной стимуляции силы загрузки. Эта уникальная природа реакции прикасание растений затрудняет выполнение переднего генетического экрана с помощью человеческой стимуляции прикосновения руки, чтобы изолировать сенсорную силу, сигнализирующую устойчивых мутантов в надежной манере.
Чтобы выяснить путь трансдукции сигнала силы и молекулярные механизмы,лежащие в основе тигмолорфогенеза 6,11, молекулярные и клеточные биологические эксперименты были выполнены в последние6, 12,13,14. Эти исследования показали, что рецепторы сигнала силы растения в основном состоят из механочувствительных ионных каналов (MSC) и привязываемых комплексов MSC, составленных многомерными комплексами мембранно-охватывающих белков11,14 , 15. Цитоплазмический Ca2 "переходный шип генерируется в течение нескольких секунд после первоначального прикосновения. Ветер-, дождь, или gravi-стимуляции может взаимодействовать с датчиками кальция вниз по течению, чтобы преобразовать сигналы силы к ядерным событиям14,16,17,18. В дополнение к молекулярным и клеточным исследованиям, передний генетический экран с ручным прикосновением пальца растений обнаружил, что фитогормоны и вторичные метаболиты участвуют в последующей сенсорной индуцируемой (TCH) экспрессии гена после сенсорная загрузка13,19. Для примера, aos и opr320 мутантов были определены до сих пор от генетических исследований. Однако основной проблемой, связанной с применением передовой генетики при изучении тигмолорфогенеза, по-прежнему является интенсивная труд, необходимая для количественной оценки уровня сенсорной реакции и прикосновения к большой популяции генетически мутировавших отдельных растений. Трудоемкая проблема также сохраняется в руке касаясь на основе мутанта экран14,20. Например, чтобы выполнить один раунд сенсорной стимуляции, человек должен коснуться 30-60 раз (одно касание в секунду) на отдельном заводе. Для того, чтобы иметь достаточное количество растений для статистического анализа фенотипа, 20-50 отдельных растений одного генотипа, как правило, необходимы для процесса загрузки сенсорной силы. Этот режим загрузки сенсорной силы означает, что человек должен повторно выполнять 600-3000 касаний по одному генотипу выбора. Этот тип прикосновения обычно необходимо повторять от 3 до 5 раундов в день, что составляет примерно 1800-15000 палец или ватный тампон касается в день на генотип растений. Хорошо обученный человек, как правило, требуется для поддержания силы и силы нескольких касаний в пределах желательного диапазона в течение многих раундов повторения в день, чтобы избежать больших изменений в силе и силе. Как хорошо известно, что тигмоорфогенез является сатурируемым и дозозависимым процессом6,21, сила касания / сила становится критически важным для успеха в запуске сенсорной реакции растения.
Для удаления зависящей от человека сенсорной нагрузки и поддержания механического применения в приемлемом диапазоне ошибок14,мы поэтому разработали автоматическую сенсорную загрузку для замены ручных касаний. Машина имеет 4 движущихся оружия построен, каждый из которых оснащен одной человеческой щеткой для волос. Эта версия называется Модель K1, чтобы указать его особенность человеческого волоса сенсорной нагрузки. Если 4 генотипа измеряются количественно для их тигмоорфогенеза или сенсорной реакции под одной машиной, 40-48 человек на генотип может быть измерено. Каждый раунд сенсорного повторения (менее 60 раз касания на каждое растение) длится менее 5 минут с помощью движущейся скорости регулируемой роботизированной руки. Таким образом, растения на сенсорной машине Model K1 могут быть механически стимулированы в течение нескольких раундов в день либо с постоянной загрузкой сенсорной силы, либо с различными уровнями прочности, как первоначально запрограммировано.
Arabidopsis thaliana, модель растительного организма, поэтому был выбран в качестве целевого вида растений для тестирования полностью автоматического применения машины погрузки волос сенсорной силы. Потому что Есть несколько крупных семенных банков для извлечения различных зародышевых мутантов и размер цветения, Arabidopsis хорошо подходит для пространства, доступного в рост полке установлен с моделью K1 сенсорный аппарат.
Автоматическая сенсорная машина Model K1 состоит из трех основных компонентов: (1) металлическая стойка H-формы, состоящая из двух линейных приводов, (2) роботизированные металлические руки, оснащенные щетками для волос, и (3) контроллер. Для настраиваемой модели K1 сенсорной машины, каждый модуль X / Y оси состоит из одного пояса управляемых направляющий-железнодорожный, два слайд-блоков (красный) и один 57 ступенчатый двигатель (предварительно установлены и демонтированы) (Рисунок 1A,B). Верхний горизонтальный привод позволяет роботизированной металлической руке двигаться влево и вправо горизонтально, нижний вертикальный пояс-управляемый линейный привод позволяет роботизированной металлической руке двигаться вверх и вниз вертикально (Рисунок 1B, Рисунок 2A ). Четыре разъемных роботизированных оружия были установлены на вертикальном приводе(рисунок 1C, рисунок 2B). Четыре человеческие щетки для волос были связаны с четырьмя роботизированными руками, соответственно(рисунок 1C, рисунок 2B). Все механические детали для построения модели K1 сенсорный аппарат в смелый шрифт ниже отмечены на рисунке 1C (также см. таблицу материалов).

<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

Растения реагируют как на внутриклеточные, так и на внеклеточные механические стимуляции (или сигналы силы) и развивают специальные морфологические изменения, называемые тигмоорфогенезом. В последние десятилетия было выявлено и зарегистрировано несколько сигнальных компонентов, причастных к механотрансдукции (например, ионные белки и кальцийи и ферменты биосинтеза жасмоновой кислоты). Тем не менее, относительно медленные темпы исследований в изучении силы сигнализации или thigmomorphogenesis в значительной степени связано с двумя причинами: требование к трудоемким человека ручной манипуляции сенсорный индукции thigmomorphogenesis и ошибка силы силы связанных с рукоприковки людей. Для повышения эффективности внешней нагрузки на растительный организм была построена автоматическая сенсорная погрузочная машина. Этот роботизированный рукопожатный щетки для волос обеспечивают трудосберегающее и легко повторяемое моделирование сенсорной силы, неограниченное количество раундов сенсорного повторения и регулируемую силу касания. Эта машина для погрузки прикосновения волос может быть использована как для крупномасштабного скрининга сенсорных сигнальных мутантов, так и для исследования феномики растительного тигмоорфогенеза. Кроме того, сенсорные материалы, такие как человеческие волосы, могут быть заменены другими натуральными материалами, такими как волосы животных, шелковые нити и хлопковые волокна. Автоматизированное движущееся оружие на машине может быть оснащено сопла миографами и воздуходувками, чтобы имитировать природные силы капель дождя и ветра, соответственно. Используя эту автоматическую машину погрузки с прикосновением волос в сочетании с ручным прикосновением ватного тампона, мы исследовали сенсорную реакцию двух силовых сигнальных мутантов, MAP KINASE KINASE 1 (MKK1) и MKK2 . Фаромы сенсорной силы загружены растениями дикого типа и двумя мутантами были оценены статистически. Они продемонстрировали значительные различия в сенсорной реакции.

Автоматическая машина погрузки касания волос Для наблюдения морфологических изменений на растениях, как воспроизводимые условия роста и методы лечения являются ключевыми для получения повторяемых результатов. Эта высокопроизводительная и автоматическая сенсорная сигна?...

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

Трудосберегающий и повторяемый сенсорный сигнализирующего мутантного протокола для изучения тигморогенеза модельного завода Arabidopsis thaliana

Нежная сенсорная погрузочная машина построена из человеческих щетк для волос, роботизированных рук и контроллера. Волосы щетки управляются роботизированные руки, установленные на машине и периодически двигаться применять сенсорную силу на растениях. Сила машинных прикосновений волос сравнима с мощи прикосновений, применяемых вручную.

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

Мы строим автоматическую сенсорную силовую машину для наблюдения за морфогенезом сигнала растения. Роботизированные руки, которые я установил с человеческими щетками для волос, чтобы применить нежную сенсорную силу на растениях. По сравнению с человеческим прикосновением пальца, автоматическая машина касания волос человека может предложить больше экономии труда, равномерной сенсорной силы нагрузки.Время, необходимое для одного раунда силовой нагрузки, может быть ограничено в течение нескольких минут. По сравнению с несколькими часами касания пальца и ватным тампоном, роботизированная машина может в значительной степени улучшить исследования меркантильной реакции растений. Повышая эффективность и популяцию обработанных растений, мы ожидаем, что автоматическая сенсорная машина будет применяться в четырех сигнальных мутантных экранах и в исследованиях меркантильных реакций как на растениях, так и на животных.Для начала проверьте скорость прорастания каждого генотипа после воспитания семян на 8%агар пластины со средним MS в течение семи дней. Согласно скорости прорастания, подготовить семена в четыре-пять раз больше, чем нужное количество растений, которые будут производиться. Погрузите семена в холодную воду в 1,5 миллилитровые пластиковые трубки и накройте алюминиевой фольгой, чтобы держать в темноте.Хранить при четырех градусах по Цельсию для впитывания семян. Через пять-семь дней после впитывания выберите соответствующую почву для роста растений. Избегайте больших комков и использовать вилку, чтобы смешать их однородно.Приготовьте 24 207 миллилитров пластиковых стаканчиков диаметром 7,4 сантиметра. Просверлите три круглых отверстия в нижней части чашек для целей орошения. Заполните эти пластиковые стаканчики смешанной почвой.Пусть почва накапливается примерно на один сантиметр выше, чем обода чашки и использовать линейку, чтобы сгладить поверхность сложенной почвы мягко. Перенесите 24 чашки в пластиковый лоток. Установите интенсивность света камеры роста между 180 и 240 микроейнштейнов в секунду на квадратный метр, что выше, чем фотосинтетические активное излучение для быстрого роста растений.Установите состояние света, чтобы быть 24 часов постоянной. Установите температуру камеры роста на уровне 23,5 плюс-минус 1,5 градуса по Цельсию и влажность от 35 до 45%Добавить 2,5 литра воды в каждый лоток. Пусть почва поглощает воду из отверстий, расположенных в нижней части чашки и ждать поверхности почвы, чтобы упасть до уровня обода чашки.Два часа спустя, посеять три-четыре семена в одном месте и четыре равномерно распределенных пятен в чашке. Поместите прозрачную пластиковую крышку над каждым лоток и пусть семена прорастают в течение недели. Затем снимите крышку и дайте саженцам расти еще неделю.Орошать растения 1,5 литрами воды через день после прорастания семян. Через 9-10 дней после посева семян удалите дополнительные побеги путем истончения. Используйте крошечные ножницы, чтобы сократить желоба и избежать потянув все растение из почвы непосредственно.Три-четыре растения лиц аналогичного размера в каждой чашке. Чтобы установить сенсорные щетки для волос на роботизированные руки, сначала используйте клей, чтобы равномерно зафиксировать один слой человеческих волос на стальной линейке длиной 330 миллиметров. Длина волос составляет 126 миллиметров.С двумя металлическими зажимами, приложите эти стальные линейки на роботизированные руки. В панели управления установите высоту пулеметов вдоль вертикального измерения, нажав Jog F плюс поднять и Jog R минус для снижения роботизированных рук и кистей. Держите кончик щетки для волос на 5 сантиметров ниже, чем обода чашки.Нажмите Inc F плюс или R минус для предварительного запуска машины один-два цикла, чтобы убедиться, что все лица завода в настоящее время коснулся. Перед официальным экспериментом используйте электронную шкалу для измерения сенсорной силы. Отрегулируйте высоту машинного оружия, чтобы сохранить сенсорную силу от одного до двух миллиневтонов.Далее установите стартовое положение машинного оружия вдоль горизонтального измерения вручную. Разрешить щетки для волос, чтобы повесить на краю каждого лотка. Нажмите Jog F плюс или Jog R минус, чтобы переместить руку машины горизонтально мало-по мало, чтобы убедиться, что ни одно растение не коснулся до начала трогательного эксперимента.Установите щетку для волос, путешествуя расстояние в горизонтальном измерении до 365 миллиметров, нажав кнопку путешествия. Нажмите Inc F плюс или R минус для перемещения машинного оружия, чтобы получить полное расстояние путешествия и обеспечить, чтобы все обработанные растения в настоящее время затронуты. Затем нажмите кнопку автоматической скорости, чтобы установить скорость движения по оси x пулемета на 5000 миллиметров в минуту.Нажмите кнопку малого цикла, чтобы установить время касания на 20 проб, равных 40 касаниям за раунд. Установите интервал повторения сенсорного раунда на 480 минут в день, нажав кнопку основного периода, которая позволяет щеткам для волос прикасаться к растениям в течение трех раундов в день с интервалом в восемь часов. Машина начнет новый виток касания автоматически, когда обратный отсчет превращается в ноль.Установите основной цикл на 12 испытаний, чтобы позволить машине прикоснуться к растениям в течение 12 раундов в течение четырех дней. Нажмите кнопку «Пуск», чтобы инициировать предустановленную программу. Отрегулируйте и откалибруйте щетки и кончики волос до одинаковой высоты каждый день в течение всего трогательного периода.Для отслеживания болтов день каждого растения в трогательный эксперимент, наблюдать первый невслесцентый стебель каждого растения каждый день. Измерьте длину и замитьте продолжительность роста, когда он достигнет одного сантиметра, что означает, что он перешел от вегетативной фазы к репродуктивной фазе. Мера радиуса розетки, сфотографировать весь лоток сверху.Используйте программное обеспечение для обработки изображений для измерения расстояния от центра розетки до кончика самого длинного листа с ободком чашки в качестве линейки. Для измерения области розетки, во-первых, удалить соцветие, не затрагивая остальные органы розетки. Сфот фотографируете с вершины каждого растения вместе с линейкой масштаба, расположенными поблизости.В программном обеспечении обработки изображений измерьте горизонтальную двухмерную площадь поверхности листьев розетки. В этом эксперименте ватный тампон ручной обработки касания был по сравнению с машиной приводом волос сенсорный лечения на диких контроля типа Колумбия нулевых растений. Болтинг задерживается на 1,7 дня после непрерывной обработки ватным тампоном.Аналогичным образом для автоматической машины приводом волос прикосновение, задержки болтами наблюдалось. Анализ опасностей univariate Cox показывает, что риск болтинга растений в сенсорной группе составляет 31% и 52% по сравнению с растениями в контрольной группе, соответственно. Тем не менее, эта задержка болтами не наблюдалась на tDNA вставки мутантов, NKK один и NKK два.Univariate Кокс пропорциональной модели опасностей показывает только дикий тип Columbia нулю выставлены значительные различия между контролем и сенсорных растений с оценками HR 41. Для морфологических изменений, дикий тип Columbia нулевой завод показал значительно меньший радиус розетки и более короткую длину листа после трех дней постоянного и повторяющихся автоматических машинных волос. Проектная площадь розетки была изменена с 20 до 16 квадратных сантиметров после 13 дней прикосновения.Чтобы убедиться, что загрузка сенсорной силы не приведет к ранению, необходимо тщательно установить соответствующую сенсорную силу. Для создания подходящего завода Arabidopsis для анализа сенсорного ответа необходим набор надлежащих условий роста. Например, для наблюдения за морфогенезом сигнала требуется 24 часа интенсивности света от 180 до 240 микроейнштейнов на квадратный метр в секунду.Чтобы распространиться на другие формы механической нагрузки силы, машина также может быть изменена с водой опрыскивание сопла или воздуходувки для имитации дождя или ветра эффекты, соответственно, в будущем.

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

Компьютерные Стимулы животной модели

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

Выбор и No-Выбор анализы для тестирования сопротивления thaliana А. к Жевательная Насекомые

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

Эффективной и быстрой изоляции на ранней стадии эмбрионы из<em&gt; Arabidopsis THALIANA</em&gt; Семена

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

Метаболический Маркировка и мембраны фракционирования для сравнительного Proteomic Анализ<em&gt; Арабидопсис</em&gt; Подвеска Клеточные культуры

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

Визуализация пространственной реорганизацией МАРК сигнального пути с помощью переходного процесса система экспрессии Tobacco

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

Экспресс-анализ циркадных фенотипы в Arabidopsis протопластов трансфицируют Люминесцентные 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

Система гидропонной совместной культивации для одновременного и систематического анализа молекулярных взаимодействий растений и микробов и сигнализации

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

Стандартный метод стерилизации высок объём Arabidopsis семян

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

Анализ масс-спектрометрии для выявления повсеместного ания метеоуожего тега 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

Вперед генетический экран Использование трансгенных кальций репортер Aequorin для выявления новых целей в кальций сигнализации

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