Name: a simple protocol for mapping the plant root system architecture traits
Uploaded: 2023-02-10T13:10:00
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이 연구를 지원해 주신 미국 농무부(보조금 58-6406-1-017)에 감사드립니다. 우리는 또한 미국 켄터키주 볼링 그린에 있는 Western Kentucky University의 WKU 생명공학 센터와 기기 시설 및 지원을 제공한 인도 러크나우에 있는 CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants의 소장에게 감사드립니다(CSIR CIMAP 원고 통신 번호 CIMAP/PUB/2022/103). SS는 미국 필라델피아에 있는 Saint Joseph's University의 재정 지원을 인정합니다.

전체 프로토콜은 그림 1에 개략적으로 요약되어 있으며, 묘목의 뿌리 시스템 아키텍처 (RSA)를 밝히는 데 관련된 모든 필수 단계를 보여줍니다. 프로토콜 단계는 아래에 자세히 나와 있습니다.
1. 애기장대 종자 표면 살균
<ol><li>작은 스쿱(약 100개의 씨앗 = 약 2.5mg)의 씨앗을 미세분리기 튜브에 옮기고 실온(RT)에서 증류수에 30분 동안 담급니?...

<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>

이 작업에서는 간단한 실험실 장비를 사용하여 RSA를 매핑하는 방법을 시연했습니다. 이 방법을 사용하면 표현형 변경이 정제 된 수준에서 기록됩니다. 이 전략의 이점은 싹 부분이 미디어와 접촉하지 않기 때문에 묘목의 표현형이 독창적이라는 것입니다. 이 방법은 프로토콜에 설명 된대로 묘목을 재배하기 위해 수경 재배 시스템을 설정하는 것을 포함합니다. 그런 다음 각 묘목을 그대로 꺼내 ?...

지하에 있는 루트 시스템 아키텍처(RSA)는 식물 성장과 생산성 1,2,3을 위한 중요한 기관입니다. 배아 단계 후에 식물은 가장 중요한 형태 학적 변화를 겪습니다. 뿌리가 토양에서 자라는 방식은 땅 위의 식물 부분의 성장에 큰 영향을 미칩니다. 뿌리 성장은 발아의 첫 번째 단계입니다. 그것은 다른 이용 가능한 영양소 1,2,3,4에 독특하게 반응하기 때문에 유익한 특성입니다. RSA는 높은 수준의 발달 가소성을 나타내며, 이는 환경이 항상 개발 2,5에 대한 결정을 내리는 데 사용된다는 것을 의미합니다. 환경의 변화로 인해 현재 시나리오에서 작물 생산이 더욱 어려워졌습니다. RSA는 지속적으로 환경 신호를 개발 선택에 통합합니다5. 결과적으로 뿌리 발달의 원리에 대한 철저한 이해는 식물이 변화하는 환경에 어떻게 반응하는지 배우는 데 필수적입니다 2,5.
RSA는 다양한 영양소 농도를 감지하고 표현형 변화를 4,6,7,8,9,10,11,12로 만듭니다. 연구에 따르면 뿌리 형태/RSA는 싹 형태 1,3에 비해 매우 가소성이 높습니다. RSA 형질 맵핑은 주변 토양 환경 변화의 효과를 기록하는 데 매우 효과적이다 1,11,12.
일반적으로, 뿌리 표현형에 대한 다양한 영양소 결핍의 효과의 불일치는 많은 초기 연구에서 보고되었습니다 3,11,13,14,15. 예를 들어, 인산염(Pi) 기아로 인한 측근(LR)의 수, 길이 및 밀도 변화에 대한 몇 가지 대조적인 보고서가 있습니다. LR 밀도의 증가는 Pi 결핍 조건 6,8에서 보고되었습니다. 대조적으로, Pi 결핍 조건 하에서 LR 밀도의 감소는 다른 저자 3,13,16에 의해서도보고되었다. 이러한 불일치의 두드러진 원인 중 하나는 원소 오염이 발생하기 쉬운 겔화 배지를 사용하는 것인데, 한천에는 종종10개가 포함되어 있습니다. 연구원들은 일반적으로 한천 기반 플레이트 시스템에서 실험 식물을 재배하고 뿌리 특성을 기록합니다. 수많은 RSA 형질이 한천 물질 내에 숨겨져 있거나 굳어지는 경우가 많으며 문서화할 수 없습니다. 영양 결핍 유도와 관련된 실험은 사용자가 종종 배지에서 한 성분을 완전히 배제하는 것으로, 원소 오염이 발생하기 쉬운 겔화 배지11,14,15에서 수행할 수 없다. 수많은 영양소가 한천 배지에 상당한 양으로 존재하는 경우가 많으며, 여기에는 P, Zn, Fe 등이포함된다 11,14,15. 또한, RSA 성장은 한천 기반이 아닌 액체 배지보다 한천 기반 배지에서 더 느립니다. 그 결과, RSA의 표현형을 정량화하고 정성적으로 기록하기 위한 대안적인 비한천 기반 접근법을 확립할 필요가 있다. 결과적으로, 폴리카보네이트 쐐기 1,10,11에 의해 지지되는 폴리프로필렌 메쉬 위에 자홍색 상자 기반 수경재배 시스템에서 묘목을 키우는 현재의 방법이 개발되었습니다.
이 연구는 Jain et al.10에 의해 기술된 이전 방법의 상세한 즉석 버전을 제시한다. 이 전략은 식물 뿌리 생물학의 현재 요구에 맞게 조정되었으며 모델 식물 이외의 알팔파와 같은 식물에도 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜은 RSA의 변경 사항을 측정하는 주요 방법이며 간단한 장비만 있으면 됩니다. 본 프로토콜은 정상 및 변형된 배지(Pi 결핍)에서 1차 및 외측 뿌리와 같은 여러 뿌리 특징을 표현형화하는 방법을 보여줍니다. 저자의 경험에서 얻은 단계별 지침과 기타 유용한 힌트는 연구자들이 이 방법에서 제공되는 방법론을 따르는 데 도움이 되도록 제공됩니다. 본 연구는 고차 LR을 포함하여 식물의 전체 뿌리 시스템을 밝히기 위한 간단하고 효과적인 방법을 제공하는 것을 목표로 합니다. 이 방법은 둥근 수채화 아트 브러시로 루트 시스템을 수동으로 펼치면 루트 1,10,11,12의 노출을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 고가의 장비나 복잡한 소프트웨어가 필요하지 않습니다. 이 방법은 영양소 흡수와 성장률을 향상시켰습니다. 식물은 뿌리에 쉽게 흡수되는 영양이 풍부한 용액을 가지고 있습니다. 본 방법은 특히 초기 발달 (발아 후 10-15 일) 동안 식물의 뿌리 시스템의 특성을 자세히 매핑하고자하는 연구자에게 적합합니다. 작은 뿌리 시스템, 애기장대 및 담배와 같은 모델 식물, 뿌리 시스템이 자홍색 상자에 들어갈 때까지 알팔파와 같은 비전통적인 식물에 적합합니다.
애기장대에서 RSA 발달의 표현형 분석 단계는 다음과 같이 이 프로토콜에 요약되어 있습니다: (1) 식물(Arabidopsis)에 대한 종자 표면 살균 방법, (2) 수경 재배 시스템을 설정하는 단계, 배지에 종자 파종, (3) RSA 분석을 위해 완전한 파종을 꺼내 페트리 플레이트에 뿌리는 절차, (4) RSA용 이미지를 기록하는 방법, (5) ImageJ 소프트웨어를 사용하여 중요한 RSA 매개변수를 계산합니다.

<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

식물 뿌리 시스템 아키텍처(RSA) 개발에 대한 포괄적인 지식은 영양소 사용 효율성을 개선하고 환경 문제에 대한 작물 재배 내성을 높이는 데 매우 중요합니다. 수경 재배 시스템, 묘목 성장, RSA 확산 및 이미징을 설정하기 위한 실험 프로토콜이 제시됩니다. 이 접근법은 폴리 카보네이트 쐐기로 지지되는 폴리프로필렌 메쉬를 포함하는 마젠타 상자 기반 수경 재배 시스템을 사용했습니다. 실험 설정은 다양한 영양소(인산염[Pi]) 공급 하에서 묘목의 RSA를 평가하여 예시됩니다. 이 시스템은 애기장대의 RSA를 조사하기 위해 설립되었지만 Medicago sativa (알팔파)와 같은 다른 식물을 연구하는 데 쉽게 적응할 수 있습니다. 애기장대( Col-0) 묘목은 식물 RSA를 이해하기 위한 예로 이 조사에서 사용됩니다. 종자는 에탄올 및 희석된 상업용 표백제를 처리하여 표면 멸균하고, 성층화를 위해 4°C에서 보관한다. 종자는 발아되어 폴리 카보네이트 쐐기로 지지되는 폴리프로필렌 메쉬의 액체 하프 MS 배지에서 자랍니다. 묘목은 원하는 일 수 동안 표준 성장 조건에서 재배되고 메쉬에서 부드럽게 골라내어 물이 함유 된 한천 플레이트에 담근다. 묘목의 각 뿌리 계통은 둥근 아트 브러시를 사용하여 물이 채워진 판에 부드럽게 펼쳐집니다. 이 페트리 플레이트는 RSA 특성을 문서화하기 위해 고해상도로 촬영하거나 스캔합니다. 1차 뿌리, 측면 뿌리 및 분기 영역과 같은 뿌리 특성은 무료로 제공되는 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 측정됩니다. 이 연구는 통제된 환경 환경에서 식물 뿌리 특성을 측정하는 기술을 제공합니다. (1) 묘목을 재배하고, 뿌리 샘플을 수집 및 퍼뜨리고, (2) 퍼진 RSA 샘플의 사진을 얻고, (3) 이미지를 캡처하고, (4) 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 뿌리 속성을 정량화하는 방법에 대해 논의합니다. 본 방법의 장점은 RSA 형질의 다양하고 쉽고 효율적인 측정입니다.

루트 시스템 아키텍처(RSA)의 다양한 형태학적 특성은 간단한 실험실 도구를 사용하여 측정되며 단계는 그림 1에 개략적으로 설명되어 있습니다. 수경 재배 설정의 세부 사항은 RSA를 측정할 때 프로토콜의 잠재력을 보여줍니다(그림 1 및 그림 2).
겔화제에서 관찰된 차이를 감안할 때, 우리는 모든 연구를 수행?...

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A Simple Protocol for Mapping the Plant Root System Architecture Traits

우리는 간단한 실험실 도구를 사용하여 Arabidopsis 및 Medicago의 루트 시스템 아키텍처 (RSA)를 검사합니다. 묘목은 메쉬 위에 수경 재배되고 아트 브러시를 사용하여 RSA를 드러냅니다. 스캐닝 또는 고해상도 카메라를 사용하여 이미지를 촬영한 다음 ImageJ로 분석하여 특성을 매핑합니다.

플랜트 루트 시스템 아키텍처 특성을 매핑하기 위한 간단한 프로토콜

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

이것은 일상적인 실험실 장비를 사용하여 루트 시스템 아키텍처를 측정하는 비침습적 수경 재배 방법입니다. 이 프로토콜을 사용하면 수동으로 퍼뜨려 식물의 전체 뿌리 시스템을 완전히 시각화 할 수 있습니다. RSA 분석의 주요 장점 중 하나는 원치 않는 원소 오염을 도입할 필요 없이 식물 뿌리 시스템을 연구할 수 있다는 것입니다.이 방법은 식물 시스템의 RSA와 호르몬, 영양소 및 기후 조건을 포함한 직접적인 환경 상호 작용을 기록할 수 있습니다. 애기장대 씨앗의 표면 살균을 실온에서 증류수에 약 100개의 작은 스쿱을 담가 시작합니다. 30분 후, 탁상용 원심분리기를 사용하여 500G에서 5초 동안 종자를 잠시 원심분리합니다.다음으로, 물을 경사 건조시키고, 튜브를 몇 초 동안 볼텍싱하기 전에 700 % 에탄올 700 마이크로 리터를 첨가하십시오. 씨앗을 다시 원심 분리하십시오. 필요한 경우 볼텍싱과 원심분리를 반복하여 70% 에탄올 처리가 3분을 초과하지 않도록 합니다.3 분 후 즉시 씨앗을 멸균 수로 헹굽니다. 다음으로, TWEEN 20 한 방울을 함유하는 희석된 상업용 표백제를 사용하여 7분 동안 종자를 처리한다. 튜브를 빠르게 8-12회 뒤집어 씨앗을 표백제 용액과 혼합합니다.간단한 원심 분리 후, 1 밀리리터 피펫을 사용하여 상청액을 경사 제거하고, 동일한 와동 절차에 따라 멸균 된 물로 종자를 적어도 5 회 헹굽니다. 표면 멸균 된 씨앗을 물에두고 성층화를 위해 섭씨 4도에서 2-3 일 동안 배양하십시오. 증류수로 채워진 표준 자홍색 상자 절반을 오토클레이브합니다.오토클레이브 폴리카보네이트 시트를 직사각형의 중간 지점이 있는 4 x 8cm 직사각형으로 절단하여 두 개의 직사각형이 함께 슬롯되어 X 모양을 형성할 수 있도록 합니다. 이 설정을 사용하여 6 x 6cm 정사각형으로 자른 250마이크로미터 기공 크기의 폴리프로필렌 메쉬를 고정합니다. 층류 기류 캐비닛에서 비타민과 1.5% 자당이 포함된 멸균 하프 MS 기본 배지를 각 상자에 추가하여 폴리프로필렌 메쉬의 하단 가장자리에 도달합니다.표면 멸균 된 씨앗을 수경 재배로 메쉬에 뿌리고 3 일 동안 재배하십시오. 3 일 후, 묘목을 500 마이크로 미터 기공 크기의 메쉬로 옮기고 이틀 동안 자랄 수 있습니다. 다음으로, 묘목을 대조 배지와 실험 배지로 옮기고 씨앗이 7 일 동안 자라게합니다.10-20 밀리리터의 고압 증기 멸균 여과 된 수돗물을 페트리 플레이트에 첨가하십시오. 500 마이크로 미터 메쉬에서 묘목을 부드럽게 잡아 당깁니다. 둥근 아트 브러시를 사용하여 물이 채워진 접시에 식물과 같은 뿌리를 뿌리고 물에 담그십시오.접시를 약간 기울여 물기를 제거합니다. 이 페트리 플레이트를 적절하게 스캔하거나 사진을 찍으십시오. 무료로 제공되는 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 루트 시스템 아키텍처 또는 RSA 특성을 측정한 다음 분석할 파일을 엽니다.배율을 설정한 후 직선 도구를 사용하여 배율 막대의 윤곽선을 그리는 선 선택을 만듭니다. 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하거나, 두 번 클릭하거나, 시작 부분의 상자를 클릭하여 개요를 마칩니다. 알려진 축척 막대의 길이를 픽셀 단위로 측정하려면 분석을 클릭한 다음 도구 모음에서 측정을 클릭합니다.픽셀 길이를 기록해 둡니다. 분석 탭에서 배율 설정 탭을 클릭하여 배율 설정 대화 상자를 엽니다. 거리 (픽셀 단위) 필드에서 픽셀 길이를 확인합니다.그런 다음 알려진 거리 필드에 축척 막대 값을 입력하고 길이 단위를 밀리미터로 설정합니다. 확인을 클릭하여 이 특정 이미지의 눈금을 잠급니다. 세그먼트 선 도구를 사용하여 루트 길이의 윤곽선을 그리는 선을 선택합니다.윤곽선을 완성한 후 윤곽선을 따라 작은 흑백 핸들을 클릭하고 드래그하여 선 선택을 조정합니다. ImageJ의 분석 탭에서 측정값 명령을 선택하고 루트 길이를 수량화합니다. 결과 창을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고, 팝업 메뉴에서 모두 복사를 선택하고, 스프레드시트로 전환하고, 데이터를 붙여넣어 측정된 데이터를 스프레드시트로 전송합니다.RSA 특성 측정 및 계산의 경우 배축 접합부에서 루트 팁 끝 사이의 기본 루트 길이를 측정합니다. 그런 다음 1차 측근 또는 1도 LR 길이와 2차 측근 또는 2도 LR 길이를 측정합니다. 완료되면 모든 측정값을 복사하여 스프레드시트에 붙여넣습니다.첫 번째 측면 루트 신흥 지점부터 마지막 측면 루트 신흥 지점까지 이어지는 기본 루트 또는 BZPR의 분기 영역을 측정하고 기록합니다. 마찬가지로 BZPR의 경계 내에서 발생하는 측근의 수를 기록합니다. 다음으로, 첫 번째 및 상위 차수 측근의 평균 길이를 측정합니다.기본 측근의 전체 길이를 기본 측근의 총 수로 나누어 기본 측근의 평균 길이를 도출합니다. 그런 다음 2차 측근의 평균 길이를 측정하려면 2차 측근의 전체 길이를 2차 측근의 총 수로 나누어 2차 측근의 평균 길이를 계산합니다. 1차 측근의 수를 BZPR의 길이로 나누어 1차 측근 밀도를 측정합니다.다음으로, 개별 측근의 분지 영역을 측정하고 2차 측근 길이의 분지 영역의 길이로 2차 측근 수를 나누어 2차 측근 밀도를 계산합니다. 완료되면 총 루트 길이 또는 TRL을 측정합니다. 이것은 1차 뿌리와 1차 및 2차 측근 길이의 집합체입니다.이 실험에 사용된 수경재배 시스템은 무기 인산염 결핍 및 충분한 조건 하에서 명백한 대조 표현형을 반영하여 잘 작동했습니다. 다양한 RSA 형질이 수경 조건에서 대조되는 무기 인산염 체계 하에서 분석되었습니다. 무기 인산염 결핍 처리는 무기 인산염 충분 조건에 비해 더 짧고, 더 얕고, 덜 분지된 RSA를 나타내는 뿌리 표현형을 불러일으켰습니다.일차 뿌리 길이는 무기 인산염 결핍 조건 하에서 현저하게 감쇠되었다. 1.25 밀리몰의 무기 인산염 또는 대조 배지의 존재 하에서 1차 뿌리 길이의 유의하고 빠른 증가는 수경 재배 시스템의 효율성을 나타내고 생리학적 변화를 적절하게 반영했습니다. 분지화 영역은 무기 인산염 결핍 조건 하에서 현저히 감소되었다.일차 측근의 평균 길이는 파이 결핍 상태에서 유의하게 감소하였다. 평균 2차 측근 길이는 인산염 결핍 상태로 인해 유사하게 감소했지만 평균 1차 측근 길이보다 양이 적었습니다. 1차 및 2차 측근의 수는 대조군인 1.25밀리몰 무기 인산염 조건에 비해 인산염 결핍 조건에서 크게 감소했습니다.1차 측근 밀도는 대조군, 1.25 밀리몰 무기 인산염 조건에 비해 인산염 결핍 조건 하에서 변화되지 않았다. 2차 측근 밀도는 큰 변화를 보이지 않았으며, 이는 RSA 가소성에 대한 통찰력을 얻기 위한 측근 밀도의 중요성을 나타냅니다. 나는 핀셋을 사용하여 메쉬에서 묘목을 부드럽게 제거했습니다.나는 둥근 브러시, 모든 기본 뿌리를 사용하여 물이 채워진 판에 뿌리를 펼치고 똑바로 펼치고 측면 뿌리를 대칭으로 펼치고 1 차 측면 뿌리와 연결된 2 차 측면 뿌리를 펼칩니다. 유사한 방법을 사용하여 애기장대 식물 팁의 그을음 면적을 계산할 수 있습니다. 애기장대 잎을 다른 판에 뿌린 다음 무료로 제공되는 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 이미지를 캡처하고 분석하여 그을음 면적을 결정할 수 있습니다.이 프로토콜은 루트 시스템 가소성에 대한 환경의 영향에 대한 질문에 답하는 데 사용할 수 있습니다.

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

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을 바탕으로 단백질 - 단백질 상호 작용의 확인에 프로토콜<sup&gt; 15</sup&gt; N 신진 대사 라벨링, Immunoprecipitation, 수량 질량 분석법 및 선호도 변조

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

연구

생물학

A Simple Protocol for Extracting Hemocytes from Wild Caterpillars

야생 유충에서 Hemocytes을 추출하기위한 간단한 프로토콜

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

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전체 마운트 난자에있는 염색질 수정 및 핵 구조의 정량, 단일 세포 분석을위한 효율적인 방법<em&gt; 애기 장대</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

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의 측면 루트 유도 성 시스템<em&gt; 애기 장대</em&gt;과 옥수수

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

담배 과도 식 시스템을 사용하여 MAPK 신호 전달 통로의 공간 개편 이미징

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

식물 발기인 분석: 식별 및 일반적인 콩에서 루트 결 절 특정 발기인의 특성

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

마우스에서 췌장 췌도 격리를 위한 간단한 고효율 프로토콜

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

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모델 식물 애기장대 의 Thigmomorphogenesis의 연구를 위한 노동 절약 및 반복 가능한 터치 포스 신호 돌연변이 스크린 프로토콜

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

병아리콩에서 건조 루트 썩은 질병 에세이 : 상세한 방법론

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

잎 딱정벌레의 숙주 - 장 microbiota 상호 작용 연구를위한 조직 배양 묘목으로 축 곤충 준비 및 사육

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