Name: a simple protocol for mapping the plant root system architecture traits
Uploaded: 2023-02-10T13:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Protocol for Mapping the Plant Root System Architecture Traits at JoVE.com

Vi anerkender U.S. Department of Agriculture (Grant 58-6406-1-017) for at støtte denne forskning. Vi anerkender også WKU Biotechnology Centre, Western Kentucky University, Bowling Green, KY, USA, og direktøren, CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants, Lucknow, Indien, for at levere instrumentfaciliteterne og support (CSIR CIMAP manuskriptmeddelelse nr. CIMAP / PUB / 2022/103). SS anerkender den økonomiske støtte fra Saint Joseph's University, Philadelphia, USA.

Hele protokollen er opsummeret skematisk i figur 1, der viser alle de væsentlige trin, der er involveret i at afsløre rodsystemets arkitektur (RSA) af planter. Protokoltrin er beskrevet detaljeret nedenfor:
1. Sterilisering af arabidopsisfrø
<ol><li>Overfør en lille skefuld (ca. 100 frø = ca. 2,5 mg) frø til et mikrofugerør, og blød i 30 minutter i destilleret vand ved stuetemperatur (RT). Hele denne procedure udføres i aseptisk tilstan...

<ol>
	<li>Shukla, D., Rinehart, C. A., Sahi, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+study+of+excess+phosphate+response+reveals+ethylene+mediated+signaling+that+negatively+regulates+plant+growth+and+development.">Comprehensive study of excess phosphate response reveals ethylene mediated signaling that negatively regulates plant growth and development.</a> Scientific Reports. 7 (1), 3074 (2017).</li><li>Rell&#225;n-&#193;lvarez, R., Lobet, G., Dinneny, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+control+of+root+system+biology.">Environmental control of root system biology.</a> Annual Review of Plant Biology. 67, 619-642 (2016).</li><li>Gruber, B. D., Giehl, R. F. H., Friedel, S., von Wir&#233;n, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+of+the+Arabidopsis+root+system+under+nutrient+deficiencies.">Plasticity of the Arabidopsis root system under nutrient deficiencies.</a> Plant Physiology. 163 (1), 161-179 (2013).</li><li>Shukla, D., 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=Genome-wide+expression+analysis+reveals+contrasting+regulation+of+phosphate+starvation+response+(PSR)+in+root+and+shoot+of+Arabidopsis+and+its+association+with+biotic+stress.">Genome-wide expression analysis reveals contrasting regulation of phosphate starvation response (PSR) in root and shoot of Arabidopsis and its association with biotic stress.</a> Environmental and Experimental Botany. , 188 (2021).</li><li>Robbins 2nd, ., E, N., Dinneny, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+is+required+for+perception+of+water+availability+to+pattern+root+branches+in+plants.">Growth is required for perception of water availability to pattern root branches in plants.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (4), E822-E831 (2018).</li><li>Linkohr, B. I., Williamson, L. C., Fitter, A. H., Leyser, H. M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrate+and+phosphate+availability+and+distribution+have+different+effects+on+root+system+architecture+of+Arabidopsis.">Nitrate and phosphate availability and distribution have different effects on root system architecture of Arabidopsis.</a> The Plant Journal. 29 (6), 751-760 (2002).</li><li>Lynch, J. P., Brown, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topsoil+foraging:+an+architectural+adaptation+of+plants+to+low+phosphorus+availability.">Topsoil foraging: an architectural adaptation of plants to low phosphorus availability.</a> Plant and Soil. 237 (2), 225-237 (2001).</li><li>L&#243;pez-Bucio, J., 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=Phosphate+availability+alters+architecture+and+causes+changes+in+hormone+sensitivity+in+the+Arabidopsis+root+system.">Phosphate availability alters architecture and causes changes in hormone sensitivity in the Arabidopsis root system.</a> Plant Physiology. 129 (1), 244-256 (2002).</li><li>Jain, A., 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=Differential+effects+of+sucrose+and+auxin+on+localized+phosphate+deficiency-induced+modulation+of+different+traits+of+root+system+architecture+in+Arabidopsis.">Differential effects of sucrose and auxin on localized phosphate deficiency-induced modulation of different traits of root system architecture in Arabidopsis.</a> Plant Physiology. 144 (1), 232-247 (2007).</li><li>Jain, A., 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=Variations+in+the+composition+of+gelling+agents+affect+morphophysiological+and+molecular+responses+to+deficiencies+of+phosphate+and+other+nutrients.">Variations in the composition of gelling agents affect morphophysiological and molecular responses to deficiencies of phosphate and other nutrients.</a> Plant Physiology. 150 (2), 1033-1049 (2009).</li><li>Jain, A., Sinilal, B., Dhandapani, G., Meagher, R. B., Sahi, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+deficiency+and+excess+of+zinc+on+morphophysiological+traits+and+spatiotemporal+regulation+of+zinc-responsive+genes+reveal+incidence+of+cross+talk+between+micro-+and+macronutrients.">Effects of deficiency and excess of zinc on morphophysiological traits and spatiotemporal regulation of zinc-responsive genes reveal incidence of cross talk between micro- and macronutrients.</a> Environmental Science and Technology. 47 (10), 5327-5335 (2013).</li><li>Jain, A., 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=Role+of+Fe-responsive+genes+in+bioreduction+and+transport+of+ionic+gold+to+roots+of+Arabidopsis+thaliana+during+synthesis+of+gold+nanoparticles.">Role of Fe-responsive genes in bioreduction and transport of ionic gold to roots of Arabidopsis thaliana during synthesis of gold nanoparticles.</a> Plant Physiology and Biochemistry. 84, 189-196 (2014).</li><li>Williamson, L. C., Ribrioux, S. P., Fitter, A. H., Leyser, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphate+availability+regulates+root+system+architecture+in+Arabidopsis.">Phosphate availability regulates root system architecture in Arabidopsis.</a> Plant Physiology. 126 (2), 875-882 (2001).</li><li>Yang, T. J. W., Lin, W. D., Schmidt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+profiling+of+the+Arabidopsis+iron+deficiency+response+reveals+conserved+transition+metal+homeostasis+networks.">Transcriptional profiling of the Arabidopsis iron deficiency response reveals conserved transition metal homeostasis networks.</a> Plant Physiology. 152 (4), 2130 (2010).</li><li>Kobae, Y., 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=Zinc+transporter+of+Arabidopsis+thaliana+AtMTP1+is+localized+to+vacuolar+membranes+and+implicated+in+zinc+homeostasis.">Zinc transporter of Arabidopsis thaliana AtMTP1 is localized to vacuolar membranes and implicated in zinc homeostasis.</a> Plant Cell and Physiology. 45 (12), (2004).</li><li>Al-Ghazi, Y., 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=Temporal+responses+of+Arabidopsis+root+architecture+to+phosphate+starvation:+evidence+for+the+involvement+of+auxin+signalling.">Temporal responses of Arabidopsis root architecture to phosphate starvation: evidence for the involvement of auxin signalling.</a> Plant, Cell and Environment. 26 (7), 1053-1066 (2003).</li><li>S, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> National Institutes of Health. , 1997-2007 (1997).</li><li>Dubrovsky, J. G., Forde, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+lateral+root+development:+pitfalls+and+how+to+avoid+them.">Quantitative analysis of lateral root development: pitfalls and how to avoid them.</a> The Plant Cell. 24 (1), 4-14 (2012).</li><li>Weeks, J. T., Ye, J., Rommens, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+in+planta+method+for+transformation+of+Alfalfa+(Medicago+sativa).">Development of an in planta method for transformation of Alfalfa (Medicago sativa).</a> Transgenic Research. 17 (4), 587-597 (2008).</li><li>Shukla, D., Krishnamurthy, S., Sahi, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microarray+analysis+of+Arabidopsis+under+gold+exposure+to+identify+putative+genes+involved+in+the+synthesis+of+gold+nanoparticles+(AuNPs).Genomics+Data.">Microarray analysis of Arabidopsis under gold exposure to identify putative genes involved in the synthesis of gold nanoparticles (AuNPs).Genomics Data.</a> 3, 100-102 (2015).</li></ol>

Dette arbejde demonstrerede kortlægning af RSA ved hjælp af simpelt laboratorieudstyr. Ved hjælp af denne metode registreres fænotypiske ændringer på det raffinerede niveau. Fordelen ved denne strategi er, at skuddelen aldrig kommer i kontakt med medierne, så fænotypen af plantene er original. Denne metode indebærer oprettelse af et hydroponisk system til dyrkning af planter som beskrevet i protokollen. Derefter tages hver plante intakt ud og placeres på en agarfyldt petriplade. Rotsystemet får derefter lov ti...

Rodsystemarkitekturen (RSA), som er under jorden, er et vigtigt organ for plantevækst og produktivitet 1,2,3. Efter fosterstadiet gennemgår planter deres mest betydningsfulde morfologiske ændringer. Den måde, hvorpå rødderne vokser i jorden, påvirker i høj grad væksten af plantedele over jorden. Rødvækst er det første skridt i spiring. Det er et informativt træk, da det unikt reagerer på forskellige tilgængelige næringsstoffer 1,2,3,4. RSA udviser en høj grad af udviklingsmæssig plasticitet, hvilket betyder, at miljøet altid bruges til at træffe beslutninger om udvikling 2,5. Ændringer i miljøet har vanskeliggjort afgrødeproduktionen i det nuværende scenario. RSA indarbejder løbende miljøsignaler i udviklingsvalg5. Som følge heraf er en grundig forståelse af principperne bag rodudvikling afgørende for at lære, hvordan planter reagerer på skiftende miljøer 2,5.
RSA registrerer varierende næringsstofkoncentrationer og gør fænotypiske ændringer 4,6,7,8,9,10,11,12. Undersøgelser tyder på, at rodmorfologi/RSA er meget plastisk sammenlignet med skudmorfologi 1,3. RSA-egenskabskortlægning er yderst effektiv til registrering af effekten af at ændre det omgivende jordmiljø 1,11,12.
Generelt er uoverensstemmelser i effekten af forskellige næringsstofmangler på rodfænotypen blevet rapporteret i mange tidligere undersøgelser 3,11,13,14,15. For eksempel er der flere kontrasterende rapporter om fosfat (Pi) sultinducerede ændringer i antallet, længden og densiteten af laterale rødder (LR'er). Der er rapporteret om en stigning i LR-tætheden under pi-mangelfuld tilstand 6,8. I modsætning hertil er et fald i LR-tætheden under Pi-mangelfulde forhold også blevet rapporteret af andre forfattere 3,13,16. En af de fremtrædende årsager til disse uoverensstemmelser er brugen af det elementære forureningsudsatte geleringsmedium, som agar ofte indeholder10. Forskere dyrker typisk deres eksperimentelle planter på et agarbaseret pladesystem og registrerer rodegenskaberne. Talrige RSA-egenskaber er ofte skjult eller forankret i agarmaterialet og kan ikke dokumenteres. Eksperimenter forbundet med inducerende næringsstofmangel, hvor brugere ofte udelukker en komponent helt fra mediet, kan ikke udføres i geleringsmedium med tendens til elementær forurening11,14,15. Talrige næringsstoffer er ofte til stede i betydelige mængder i agarmedierne, herunder P, Zn, Fe og mange flere11,14,15. Desuden er RSA-væksten langsommere i agarbaserede medier end i ikke-agarbaseret flydende medium. Som følge heraf er der behov for at etablere en alternativ ikke-agarbaseret tilgang til kvantificering og kvalitativ registrering af fænotypen af RSA. Derfor er den nuværende metode blevet udviklet, hvor plantlets opdrættes i et magenta boxbaseret hydroponisk system oven på et polypropylennet understøttet af polycarbonatkiler 1,10,11.
Denne undersøgelse præsenterer en detaljeret improviseret version af den tidligere metode beskrevet af Jain et al.10. Denne strategi er tilpasset de aktuelle krav inden for planterodsbiologi og kan også bruges til planter som lucerne, bortset fra modelplanter. Protokollen er den primære måde at måle ændringerne i RSA på, og den kræver kun simpelt udstyr. Denne protokol illustrerer, hvordan man fænotype flere rodfunktioner, såsom primære og laterale rødder i normalt og modificeret medium (Pi-mangel). Trinvise anvisninger og andre nyttige tip hentet fra forfatterens erfaringer leveres for at hjælpe forskerne med at følge med de metoder, der tilbydes i denne metode. Denne undersøgelse har til formål at give en enkel og effektiv metode til at afsløre hele rodsystemet af planter, herunder LR'er af højere orden. Denne metode involverer manuel spredning af rodsystemet med en rund akvarel kunstbørste, hvilket giver mulighed for præcis kontrol over eksponeringen af rødderne 1,10,11,12. Det kræver ikke dyrt udstyr eller kompliceret software. Denne metode har forbedret næringsstofoptagelse og vækstrate; Planter har en næringsrig opløsning, der let absorberes af deres rødder. Den nuværende metode er velegnet til forskere, der ønsker at kortlægge egenskaberne ved en plantes rodsystem i detaljer, især under tidlig udvikling (10-15 dage efter spiring). Det er velegnet til små rodsystemer, modelplanter som Arabidopsis og tobak og ikke-konventionelle planter som lucerne, indtil deres rodsystem passer i magentakasserne.
Trinene til fænotypisk analyse af RSA-udviklingen i Arabidopsis er skitseret i denne protokol som følger: (1) metoden til frøoverfladesterilisering for planter (Arabidopsis), (2) trinene til oprettelse af det hydroponiske system, efterfulgt af frøsåning på et medium, (3) procedure for udtagning af de komplette såninger og spredning på petripladen til RSA-analyse, (4) hvordan man optager billederne til RSA, og (5) beregner vigtige RSA-parametre ved hjælp af ImageJ-software.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Arabidospsis thaliana (Col 0)</td>
			<td>Lehle Seeds</td>
			<td>WT-02</td>
			<td>Columbia (Col-0**, no markers)*</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Art brushes</td>
			<td>Amazon or any other vendor</td>
			<td></td>
			<td>Water color round brush size no. 14 (8 mm), 16 (9.5 mm), 18 (12 mm), and 20 (14.2 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automated Microscope with digital camera</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td></td>
			<td>LAS version 4.12.0, Leica Microsystems</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging Software</td>
			<td>ImageJ</td>
			<td></td>
			<td>ImageJ V 
			&#160;1.8.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magenta box GA-7</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>50-255-176</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medicago sativa</td>
			<td>Johnny&#39;s Seeds</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri-plate (150 mm x 15 mm)</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>8609-0215</td>
			<td>150 mm x 15 mm PS Petri Dish (https://www.usascientific.com)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photo camera</td>
			<td>Cannon or Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Any high mega pixel (atleast 12 mega pixel per inch) camera on macro mode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plant-Agar</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A3301</td>
			<td>Agargel&#160; Suitable for plant tissue culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Sheets</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>1 mm&#160; thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene Mesh</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>Pore size 250 &#181;m, 500 &#181;m and 1000 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanner</td>
			<td>Epson</td>
			<td></td>
			<td>Epson Perfection V700 Photo (Scan at 600 dpi)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple protocol for mapping the plant root system architecture traits

Omfattende viden om udvikling af planterodssystemarkitektur (RSA) er afgørende for at forbedre effektiviteten af næringsstofudnyttelsen og øge afgrødesortens tolerance over for miljømæssige udfordringer. En eksperimentel protokol præsenteres til opsætning af hydroponisk system, plantlet vækst, RSA spredning og billeddannelse. Fremgangsmåden anvendte et magenta boxbaseret hydroponisk system indeholdende polypropylennet understøttet af polycarbonatkiler. Eksperimentelle indstillinger eksemplificeres ved at vurdere planternes RSA under varierende næringsstofforsyning (fosfat [Pi]). Systemet blev etableret for at undersøge RSA af Arabidopsis, men det er let at tilpasse til at studere andre planter som Medicago sativa (lucerne). Arabidopsis thaliana (Col-0) plantlets anvendes i denne undersøgelse som et eksempel til at forstå planten RSA. Frøene overfladesteriliseres ved behandling af ethanol og fortyndet kommercielt blegemiddel og opbevares ved 4 °C til stratificering. Frøene spires og dyrkes på et flydende halv-MS-medium på et polypropylennet understøttet af polykarbonatkiler. Planterne dyrkes under standardvækstbetingelser i det ønskede antal dage, forsigtigt plukket ud af masken og nedsænket i vandholdige agarplader. Hvert rodsystem af planterne spredes forsigtigt på den vandfyldte plade ved hjælp af en rund kunstbørste. Disse petriplader fotograferes eller scannes i høj opløsning for at dokumentere RSA-egenskaberne. Rodegenskaberne, såsom primær rod, laterale rødder og forgreningszone, måles ved hjælp af den frit tilgængelige ImageJ-software. Denne undersøgelse giver teknikker til måling af planters rodegenskaber i kontrollerede miljøindstillinger. Vi diskuterer, hvordan man (1) dyrker planterne og indsamler og spreder rodprøver, (2) får billeder af spredte RSA-prøver, (3) fanger billederne og (4) bruger billedanalysesoftware til at kvantificere rodattributter. Fordelen ved den nuværende metode er den alsidige, nemme og effektive måling af RSA-egenskaberne.

De forskellige morfometriske træk ved rodsystemarkitektur (RSA) måles ved hjælp af enkle laboratorieværktøjer, og trinene er afbildet skematisk i figur 1. Detaljerne i den hydroponiske opsætning viser protokollens potentiale til måling af RSA (figur 1 og figur 2).
I betragtning af de observerede forskelle i geleringsmidler brugte vi et hydroponisk dyrkningssystem til at udf?...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Protocol for Mapping the Plant Root System Architecture Traits at JoVE.com

A Simple Protocol for Mapping the Plant Root System Architecture Traits

Vi bruger enkle laboratorieværktøjer til at undersøge rodsystemarkitekturen (RSA) af Arabidopsis og Medicago. Planterne dyrkes hydroponisk over mesh og spredes ved hjælp af en kunstbørste for at afsløre RSA. Billeder tages ved hjælp af scanning eller et kamera med høj opløsning og analyseres derefter med ImageJ for at kortlægge træk.

En simpel protokol til kortlægning af plantens rodsystemarkitekturegenskaber

Comprehensive knowledge of plant root system architecture (RSA) development is critical for improving nutrient use efficiency and increasing crop cultivar ...

Dette er en ikke-invasiv hydroponisk metode til måling af rodsystemets arkitektur ved hjælp af rutinemæssigt laboratorieudstyr. Denne protokol tillader fuldstændig visualisering af hele plantens rodsystem ved manuelt at sprede det. En af de største fordele ved RSA-analysen er, at den giver mulighed for at studere plantens rodsystem uden behov for at indføre uønsket elementær forurening.Denne metode kan registrere den direkte miljømæssige interaktion, herunder hormonelle, næringsstoffer og klimaktiske forhold med RSA af plantesystemer. Begynd overfladesteriliseringen af Arabidopsis-frø ved at lægge en lille skefuld på ca. 100 frø i destilleret vand ved stuetemperatur. Efter 30 minutter centrifugeres frøene kortvarigt ved 500 G i fem sekunder ved hjælp af en bordpladecentrifuge.Derefter dekanteres vandet, og tilsæt 700 mikroliter 70% ethanol, før du hvirvler røret i et par sekunder. Centrifuger frøene igen. Gentag om nødvendigt hvirvelstrømmen og centrifugeringen, idet det sikres, at 70 % ethanolbehandling ikke overstiger tre minutter.Efter tre minutter skylles frøene straks med sterilt vand. Derefter behandles frøene ved hjælp af fortyndet kommercielt blegemiddel indeholdende en dråbe TWEEN 20 i syv minutter. Bland frøene med blegemiddelopløsning ved at vende rørene hurtigt otte til 12 gange.Efter en kort centrifugering dekanteres supernatanten med en pipette på en milliliter og frøene skylles mindst fem gange med sterilt vand efter samme hvirvelprocedure. Lad overfladen steriliserede frø stå i vand, og inkuber dem i to til tre dage ved fire grader Celsius til stratificering. Autoklave standard magenta boksen halvt fyldt med destilleret vand.Skær det autoklaverede polycarbonatark i fire gange otte centimeter rektangler med et midtpunkt hakket mere end halvvejs gennem rektanglet, så to rektangler kan spaltes sammen for at danne en X-form. Brug denne opsætning til at holde polypropylennet på 250 mikrometer porestørrelse skåret i firkanter på seks gange seks centimeter. I det laminære luftstrømsskab tilsættes sterile halve MS basale medier med vitaminer plus 1,5% saccharose til hver kasse for at nå den nederste kant af polypropylennettet.Så overfladen steriliserede frø på masken hydroponisk, og dyrk dem i tre dage. Efter tre dage overføres frøplanterne til et 500 mikrometer porestørrelsesnet og lader dem vokse i to dage. Overfør derefter frøplanterne til kontrolmediet og til forsøgsmediet, og lad frøene vokse i syv dage.Tilsæt 10 til 20 ml autoklaveret filtreret ledningsvand til petripladen. Træk forsigtigt frøplanterne ud af 500 mikrometer masken. Ved hjælp af en rund kunstbørste spredes plantelignende rødder i den vandfyldte plade og nedsænkes i vand.Vip pladen lidt for at fjerne vandet. Scan eller fotografer disse petriplader korrekt. Mål rodsystemarkitekturen eller RSA-træk ved hjælp af frit tilgængelig ImageJ-software, og åbn derefter filen, der skal analyseres.Når du har indstillet skalaen, kan du bruge værktøjet med lige linjer til at oprette en linjemarkering, der skitserer skalalinjen. Afslut dispositionen ved at højreklikke, dobbeltklikke eller klikke i boksen i begyndelsen. For at måle længden af den kendte skalalinje i pixels skal du klikke på analyser efterfulgt af måling på værktøjslinjen.Notér pixellængden. Åbn dialogboksen Indstil skala ved at klikke på fanen Indstil skala under fanen Analysér. Kontroller pixellængden i afstanden i pixelfeltet.Indtast derefter skalalinjeværdien i det kendte afstandsfelt, og indstil længdeenheden som millimeter. Lås skalaen for netop dette billede ved at klikke på okay. Brug værktøjet Segmenteret streg til en stregmarkering, der skitserer rodlængden.Når du er færdig med dispositionen, skal du justere stregmarkeringen ved at klikke og trække i de små sort-hvide håndtag langs konturen. Under fanen Analysér i ImageJ skal du vælge målingskommandoen og kvantificere rodlængden. Overfør de målte data til et regneark ved at højreklikke på resultatvinduet, vælge kopier alle i pop op-menuen, skifte til regnearket og indsætte dataene.Til måling og beregning af RSA-egenskaber måles den primære rodlængde mellem hypocotyl-krydset til rodspidsernes ende. Mål derefter første ordens laterale rødder eller en grad LR-længde og anden ordens laterale rødder eller to graders LR-længde. Når du er færdig, skal du kopiere og indsætte alle målingerne i regnearket.Mål og registrer forgreningszonen for den primære rod, eller BZPR, der spænder over det første laterale rodfremspringspunkt til det sidste laterale rodfremspringspunkt. På samme måde registreres antallet af laterale rødder, der stammer fra BZPR's grænse. Mål derefter den gennemsnitlige længde af de første og højere ordens laterale rødder.Udlede den gennemsnitlige længde af de primære laterale rødder ved at dividere den samlede længde af de primære laterale rødder med det samlede antal primære laterale rødder. For at måle den gennemsnitlige længde af andenordens laterale rødder beregnes den gennemsnitlige længde af de sekundære laterale rødder ved at dividere den samlede længde af de sekundære laterale rødder med det samlede antal sekundære laterale rødder. Mål den primære laterale rodtæthed ved at dividere antallet af primære laterale rødder med længden af BZPR.Mål derefter forgreningszonen for individuelle laterale rødder og beregne den sekundære laterale rodtæthed ved at dividere antallet af sekundære laterale rødder med længden af forgreningszonerne af anden ordens laterale rodlængder. Når du er færdig, skal du måle den samlede rodlængde eller TRL. Dette er aggregatet af primære rødder og primære og sekundære laterale rodlængder.Det hydroponiske system, der blev anvendt i dette eksperiment, fungerede godt og afspejlede den tilsyneladende kontrasterende fænotype under uorganisk fosfatmangel og tilstrækkelige betingelser. Forskellige RSA-træk blev analyseret under kontrasterende uorganiske fosfatregimer under hydroponiske forhold. Den uorganiske fosfatmangelfulde behandling påberåbte sig en rodfænotype, der udviser en kortere, lavere og mindre forgrenet RSA sammenlignet med den uorganiske fosfats tilstrækkelige tilstand.Den primære rodlængde blev signifikant svækket under den uorganiske fosfatmangeltilstand. Signifikant og hurtig gevinst i den primære rodlængde i nærvær af 1,25 millimolært uorganisk phosphat eller kontrolmedier indikerede effektiviteten af det hydroponiske system og afspejlede de fysiomorfologiske ændringer tilstrækkeligt. Forgreningszonen blev signifikant reduceret under den uorganiske fosfatmangeltilstand.Den gennemsnitlige længde af den primære laterale rod blev signifikant reduceret i pi-mangelfuld tilstand. Den gennemsnitlige sekundære laterale rodlængde blev ligeledes reduceret på grund af fosfatmangeltilstanden, men den var lavere i mængde end den gennemsnitlige primære laterale rodlængde. Antallet af primære og sekundære laterale rødder faldt kraftigt under fosfatmangel sammenlignet med kontroltilstanden 1,25 millimolær uorganisk fosfattilstand.Den primære laterale rodtæthed blev ikke ændret under fosfatmangeltilstanden i forhold til kontroltilstanden 1,25 millimolær uorganisk fosfattilstand. Den sekundære laterale rodtæthed viste ingen signifikant ændring, hvilket indikerer vigtigheden af lateral rodtæthed for at få indsigt i RSA-plasticiteten. Jeg fjernede forsigtigt frøplanter fra mesh ved hjælp af pincet.Jeg spredte rødder i en vandfyldt plade ved hjælp af en rund børste, alle de primære rødder, og spredte den lige, spredte laterale rødder symmetrisk, spredte anden ordens laterale rødder knyttet til første ordens laterale rødder. En lignende metode kan bruges til at beregne sodområdet af Arabidopsis plantespidser. Arabidopsis-bladene kan spredes på den anden plade efterfulgt af billedoptagelse og analyse ved hjælp af frit tilgængelig ImageJ-software til bestemmelse af sodområdet.Denne protokol kan bruges til at besvare eventuelle spørgsmål om miljøets indflydelse på rodsystemets plasticitet.

Research

JoVE Journal

Biology

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

En protokol til identifikation af protein-protein interaktioner Udfra<sup&gt; 15</sup&gt; N metabolisk mærkning Immunoprecipitation, Kvantitativ massespektrometri og Affinity Modulation

Protein-protein interactions are fundamental for many biological processes in the cell. Therefore, their characterization plays an important role in ...

A Simple Protocol for Extracting Hemocytes from Wild Caterpillars

En enkel protokol til Udpakning hæmocytter fra Wild Larver

Insect hemocytes (equivalent to mammalian white blood cells) play an important role in several physiological processes throughout an insect's life cycle ...

An Efficient Method for Quantitative, Single-cell Analysis of Chromatin Modification and Nuclear Architecture in Whole-mount Ovules in Arabidopsis

An Efficient Method for Quantitative, Single-cell Analysis of Chromatin Modification and Nuclear Architecture in Whole-mount Ovules in Arabidopsis

En effektiv metode til kvantitative, Single-celle Analyse af Kromatin Ændring og nuklear Arkitektur i Whole-Mount frøanlæg i<em&gt; Arabidopsis</em

In flowering plants, the somatic-to-reproductive cell fate transition is marked by the specification of spore mother cells (SMCs) in floral organs of the ...

Lateral Root Inducible System in Arabidopsis and Maize

Lateral Root Inducible System in Arabidopsis and Maize

Lateral Root Inducerbar System<em&gt; Arabidopsis</em&gt; Og Majs

Lateral root development contributes significantly to the root system, and hence is crucial for plant growth. The study of lateral root initiation is ...

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

Imaging Rumlig Reorganisering af et MAPK signalvej Brug af tobak Transient Expression System

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

Plant Promoter Analysis: Identification and Characterization of Root Nodule Specific Promoter in the Common Bean

Plante promotor analyse: Identifikation og karakterisering af rod knude specifikke promotor i den fælles bønne

The upstream sequences of gene coding sequences are termed as promoter sequences. Studying the expression patterns of promoters are very significant in ...

A Simple High Efficiency Protocol for Pancreatic Islet Isolation from Mice

En simpel højeffektiv protokol til den pankreatiske ø-isolation fra mus

Pancreatic islets, also called the Islets of Langerhans, are a cluster of endocrine cells which produces hormones for glucose regulation and other ...

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

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

En arbejdsbesparende og gentagelig touch-Force Signaling mutant Screen protokol til studiet af Thigmomorphogenesis af en model plante Arabidopsis thaliana

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

Dry Root Rot Disease Assays in Chickpea: a Detailed Methodology

Tør Root Rot Disease Assays i kikært: en detaljeret metode

Dry root rot (DRR) disease is an emerging biotic stress threat to chickpea cultivation around the world. It is caused by a soil-borne fungal pathogen, ...

Preparing and Rearing Axenic Insects with Tissue Cultured Seedlings for Host-Gut Microbiota Interaction Studies of the Leaf Beetle

Forberedelse og opdræt af axeniske insekter med vævskulturerede frøplanter til værts-tarm-mikrobiotainteraktionsundersøgelser af bladbaglen

Insect guts are colonized by diverse bacteria that can profoundly impact the host&#39;s physiological traits. Introducing a particular bacterial strain ...