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 anerkjenner det amerikanske landbruksdepartementet (Grant 58-6406-1-017) for å støtte denne forskningen. Vi anerkjenner også WKU Biotechnology Centre, Western Kentucky University, Bowling Green, KY, USA, og direktøren, CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants, Lucknow, India, for å tilby instrumentfasilitetene og støtten (CSIR CIMAP manuscript communication no. CIMAP/PUB/2022/103). SS anerkjenner den økonomiske støtten fra Saint Joseph's University, Philadelphia, USA.

Hele protokollen er oppsummert skjematisk i figur 1, og viser alle de essensielle trinnene som er involvert i å avsløre rotsystemarkitekturen (RSA) til plantlets. Protokolltrinnene er gitt i detalj nedenfor:
1. Arabidopsis frøoverflatesterilisering
<ol><li>Overfør en liten skje (ca. 100 frø = ca. 2,5 mg) frø til et mikrofugerør, og suge i 30 minutter i destillert vann ved romtemperatur (RT). Hele denne prosedyren utføres i aseptisk tilst...

<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 arbeidet demonstrerte kartlegging av RSA ved hjelp av enkelt laboratorieutstyr. Ved hjelp av denne metoden registreres fenotypiske endringer på raffinert nivå. Fordelen med denne strategien er at skudddelen aldri kommer i kontakt med media, så fenotypen til plantene er original. Denne metoden innebærer å sette opp et hydroponisk system for å dyrke plantlets som beskrevet i protokollen. Deretter blir hver plante tatt ut intakt og plassert på en agarfylt petriskallerken. Rotsystemet får deretter lov til å sp...

Rotsystemarkitekturen (RSA), som er under jorden, er et viktig organ for plantevekst og produktivitet 1,2,3. Etter embryonale scenen gjennomgår planter sine mest signifikante morfologiske forandringer. Måten røttene vokser i jorda på, påvirker i stor grad veksten av plantedeler over bakken. Rotvekst er det første trinnet i spiring. Det er en informativ egenskap da den unikt reagerer på forskjellige tilgjengelige næringsstoffer 1,2,3,4. RSA utviser en høy grad av utviklingsplastisitet, noe som betyr at miljøet alltid brukes til å ta beslutninger om utvikling 2,5. Endringer i miljøet har gjort avlingene vanskeligere i det nåværende scenariet. Kontinuerlig inkorporerer RSA miljøsignaler i utviklingsvalg5. Som et resultat er en grundig forståelse av prinsippene bak rotutvikling avgjørende for å lære hvordan planter reagerer på skiftende miljøer 2,5.
RSA registrerer varierende næringsstoffkonsentrasjoner og gjengir fenotypiske endringer 4,6,7,8,9,10,11,12. Studier tyder på at rotmorfologi/RSA er svært plastisk sammenlignet med skuddmorfologi 1,3. RSA egenskapskartlegging er svært effektiv for å registrere effekten av å endre det omkringliggende jordmiljøet 1,11,12.
Generelt er avvik i effekten av ulike næringsdefekter på rotfenotypen rapportert i mange tidligere studier 3,11,13,14,15. For eksempel er det flere kontrasterende rapporter om fosfat (Pi) sult-induserte endringer i antall, lengde og tetthet av laterale røtter (LR). Det er rapportert en økning i LR-tettheten under Pi-mangelbetingelsen 6,8. I motsetning til dette har en reduksjon i LR-tetthet under Pi-mangelfulle forhold også blitt rapportert av andre forfattere 3,13,16. En av de fremtredende årsakene til disse inkonsekvensene er bruken av det elementære forurensningsutsatte geleringsmediet, som agar ofte inneholder10. Forskere vokser vanligvis sine eksperimentelle planter på et agarbasert platesystem og registrerer rotegenskapene. Mange RSA-trekk er ofte skjult eller forankret i agarmaterialet og kan ikke dokumenteres. Eksperimenter knyttet til å indusere næringsmangel, der brukere ofte utelukker en komponent helt fra mediet, kan ikke utføres i elementær forurensningsutsatt geleringsmedium11,14,15. Tallrike næringsstoffer er ofte til stede i betydelige mengder i agarmediet, inkludert P, Zn, Fe og mange flere11,14,15. Videre er RSA-veksten langsommere i agarbaserte medier enn i ikke-agarbasert flytende medium. Som et resultat er det behov for å etablere en alternativ ikke-agarbasert tilnærming for å kvantifisere og kvalitativt registrere fenotypen av RSA. Følgelig er den nåværende metoden utviklet, der plantetter heves i et magenta boksbasert hydroponisk system på toppen av et polypropylennett støttet av polykarbonatkiler 1,10,11.
Denne studien presenterer en detaljert improvisert versjon av den tidligere metoden beskrevet av Jain et al.10. Denne strategien har blitt innstilt for dagens krav i planterotbiologi og kan også brukes til planter som Alfalfa, annet enn modellplanter. Protokollen er den primære måten å måle endringene i RSA, og den krever bare enkelt utstyr. Den foreliggende protokollen illustrerer hvordan man kan fenotype flere rottrekk, for eksempel primære og laterale røtter i normalt og modifisert medium (Pi mangelfull). Trinnvise instruksjoner og andre nyttige tips hentet fra forfatterens erfaringer er gitt for å hjelpe forskerne til å følge med metodene som tilbys i denne metoden. Denne studien tar sikte på å gi en enkel og effektiv metode for å avsløre hele rotsystemet av planter, inkludert høyere ordens LR. Denne metoden innebærer å manuelt spre rotsystemet med en rund akvarellkunstpensel, noe som gir presis kontroll over eksponeringen av røttene 1,10,11,12. Det krever ikke dyrt utstyr eller komplisert programvare. Denne metoden har forbedret næringsopptak og veksthastighet; Planter har en næringsrik løsning som lett absorberes av sine røtter. Dagens metode passer for forskere som ønsker å kartlegge egenskapene til en plantes rotsystem i detalj, spesielt under tidlig utvikling (10-15 dager etter spiring). Den er egnet for små rotsystemer, modellplanter som Arabidopsis og tobakk, og ikke-konvensjonelle planter som Alfalfa til rotsystemet passer i magenta-boksene.
Trinnene for fenotypisk analyse av RSA-utvikling i Arabidopsis er skissert i denne protokollen som følger: (1) metoden for frøoverflatesterilisering for planter (Arabidopsis), (2) trinnene for å sette opp det hydroponiske systemet, etterfulgt av frøsåing på et medium, (3) prosedyre for å ta ut de komplette såingene og spre seg på petriskålen for RSA-analyse, (4) hvordan du tar opp bildene for RSA, og (5) beregner viktige RSA-parametere ved hjelp av ImageJ-programvare.

<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 kunnskap om utvikling av planterotsystemarkitektur (RSA) er avgjørende for å forbedre effektiviteten av næringsbruken og øke avlingskultivartoleransen for miljøutfordringer. En eksperimentell protokoll presenteres for å sette opp det hydroponiske systemet, plantevekst, RSA-spredning og avbildning. Tilnærmingen brukte et magenta boksbasert hydroponisk system som inneholder polypropylennett støttet av polykarbonatkiler. Eksperimentelle innstillinger eksemplifiseres ved å vurdere RSA for plantene under varierende næringstilførsel (fosfat [Pi]). Systemet ble etablert for å undersøke RSA av Arabidopsis, men det er lett tilpasningsdyktig å studere andre planter som Medicago sativa (Alfalfa). Arabidopsis thaliana (Col-0) plantetter brukes i denne undersøkelsen som et eksempel for å forstå planten RSA. Frøene overflatesteriliseres ved behandling av etanol og fortynnet kommersielt blekemiddel, og holdes ved 4 °C for stratifisering. Frøene spires og dyrkes på et flytende halv-MS-medium på et polypropylennett støttet av polykarbonatkiler. Plantene dyrkes under standard vekstforhold i ønsket antall dager, plukkes forsiktig ut fra nettet og nedsenkes i vannholdige agarplater. Hvert rotsystem av plantlets spres forsiktig på den vannfylte platen ved hjelp av en rund kunstbørste. Disse petriskålene fotograferes eller skannes i høy oppløsning for å dokumentere RSA-egenskapene. Rotegenskapene, som primærrot, laterale røtter og forgreningssone, måles ved hjelp av den fritt tilgjengelige ImageJ-programvaren. Denne studien gir teknikker for å måle planterotegenskaper i kontrollerte miljøinnstillinger. Vi diskuterer hvordan vi kan (1) dyrke plantene, og samle og spre rotprøver, (2) få bilder av oppspredte RSA-prøver, (3) ta bildene, og (4) bruke bildeanalyseprogramvare for å kvantifisere rotattributter. Fordelen med den nåværende metoden er den allsidige, enkle og effektive målingen av RSA-egenskapene.

De ulike morfometriske egenskapene til rotsystemarkitektur (RSA) måles med enkle laboratorieverktøy, og trinnene er skjematisk avbildet i figur 1. Detaljene i det hydroponiske oppsettet demonstrerer protokollens potensial for måling av RSA (figur 1 og figur 2).
Gitt de observerte forskjellene i geleringsmidler, brukte vi et hydroponisk vekstsystem for å gjennomføre alle studiene</su...

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 bruker enkle laboratorieverktøy for å undersøke rotsystemarkitekturen (RSA) til Arabidopsis og Medicago. Plantene dyrkes hydroponisk over netting og spres med en kunstpensel for å avsløre RSA. Bildene tas ved hjelp av skanning eller et høyoppløselig kamera, og analyseres deretter med ImageJ for å kartlegge egenskaper.

En enkel protokoll for kartlegging av plantens rotsystemarkitekturegenskaper

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 for å måle rotsystemarkitekturen ved hjelp av rutinemessig laboratorieutstyr. Denne protokollen tillater fullstendig visualisering av plantens hele rotsystem ved å spre det manuelt. En av hovedfordelene med RSA-analysen er at den gjør det mulig å studere planterotsystem uten behov for å introdusere uønsket elementær forurensning.Denne metoden kan registrere den direkte miljøinteraksjonen, inkludert hormonelle, næringsstoffer og klimatiske forhold med RSA av plantesystemer. Begynn overflatesteriliseringen av Arabidopsisfrø ved å suge en liten skje med ca. 100 frø i destillert vann ved romtemperatur. Etter 30 minutter, sentrifuge frøene kort ved 500 G i fem sekunder ved hjelp av en bordplatesentrifuge.Dekanter deretter vannet, og tilsett 700 mikroliter 70% etanol før du virvler røret i noen sekunder. Sentrifuge frøene igjen. Gjenta om nødvendig vortexing og sentrifugering, slik at 70% etanolbehandling ikke overstiger tre minutter.Etter tre minutter, skyll straks frøene med sterilt vann. Deretter behandler du frøene med fortynnet kommersielt blekemiddel som inneholder en dråpe TWEEN 20 i syv minutter. Bland frøene med blekemiddelløsning ved å snu rørene raskt åtte til 12 ganger.Etter en kort sentrifugering, dekanter supernatanten med en milliliter pipette, og skyll frøene minst fem ganger med sterilt vann, etter samme virvelprosedyre. La overflaten steriliserte frø i vann, og inkuber dem i to til tre dager ved fire grader Celsius for stratifisering. Autoklav standard magenta boks halvt fylt med destillert vann.Klipp det autoklaverte polykarbonatarket i fire ganger åtte centimeter rektangler med et midtpunkt hakket mer enn halvveis gjennom rektangelet, slik at to rektangler kan spalte sammen for å danne en X-form. Bruk dette oppsettet til å holde 250 mikrometer porestørrelse polypropylennett kuttet i seks ganger seks centimeter firkanter. I det laminære luftstrømskapet, tilsett sterilt halvt MS basalmedium med vitaminer pluss 1,5% sukrose til hver boks for å nå den nederste kanten av polypropylennettet.Så overflaten steriliserte frø på nettet hydroponisk, og dyrk dem i tre dager. Etter tre dager, overfør plantene til et 500 mikrometer porestørrelsesnett, og la dem vokse i to dager. Deretter overfører du plantene til kontrollmediet og til eksperimentelle medier, og la frøene vokse i syv dager.Tilsett 10 til 20 ml autoklavfiltrert vann fra springen til petriskålen. Trekk forsiktig ut plantene fra 500 mikrometernettet. Ved hjelp av en rund kunstbørste sprer du plantelignende røtter i den vannfylte platen og senker dem i vann.Vipp platen litt for å fjerne vannet. Skann eller fotografer disse petriskålene på riktig måte. Mål rotsystemarkitekturen, eller RSA-egenskapene, ved hjelp av fritt tilgjengelig ImageJ-programvare, og åpne deretter filen som skal analyseres.Når du har angitt skalaen, bruker du verktøyet for rett linje til å opprette et linjevalg som skisserer skalalinjen. Fullfør disposisjonen ved å høyreklikke, dobbeltklikke eller klikke i boksen i begynnelsen. For å måle lengden på den kjente skalalinjen i piksler, klikk på analyser, etterfulgt av mål på verktøylinjen.Noter piksellengden. Åpne dialogboksen Angi skala ved å klikke kategorien Angi skala i kategorien Analyser. Sjekk piksellengden i feltet avstand i piksler.Deretter skriver du inn skalastangverdien i det kjente avstandsfeltet, og angir lengdeenheten som millimeter. Lås skalaen for dette bildet ved å klikke på ok. Bruk segmenteringslinjeverktøyet for et linjeutvalg som skisserer rotlengden.Når du er ferdig med disposisjonen, justerer du linjevalget ved å klikke og dra de små svarte og hvite håndtakene langs omrisset. Under analysefanen i ImageJ velger du målekommandoen og kvantifiserer rotlengden. Overfør de målte dataene til et regneark ved å høyreklikke på resultatvinduet, velge kopier alle fra popup-menyen, bytte til regnearket og lime inn dataene.For RSA-egenskapsmåling og beregning måler du den primære rotlengden mellom hypocotyl-krysset til rotspissenden. Deretter måler du første ordens laterale røtter, eller en grad LR-lengde, og andre ordens laterale røtter, eller to graders LR-lengde. Når du er ferdig, kopier og lim inn alle målingene i regnearket.Mål og registrer forgreningssonen til primærroten, eller BZPR, som spenner over det første laterale rotoppvekstpunktet til det siste laterale rotoppvekstpunktet. På samme måte registrerer du antall laterale røtter som stammer innenfor grensen til BZPR. Deretter måler du gjennomsnittlig lengde på første og høyere ordens laterale røtter.Utled den gjennomsnittlige lengden på de primære laterale røttene ved å dele den totale lengden på de primære laterale røttene med det totale antall primære laterale røtter. For å måle gjennomsnittlig lengde på andre ordens laterale røtter, beregne deretter gjennomsnittlig lengde på sekundære laterale røtter ved å dele den totale lengden på sekundære laterale røtter med totalt antall sekundære laterale røtter. Mål den primære laterale rottettheten ved å dele antall primære laterale røtter med lengden på BZPR.Deretter måler du forgreningssonen til individuelle laterale røtter og beregner den sekundære laterale rottettheten ved å dele antall sekundære laterale røtter med lengden på forgreningssonene i andre ordens laterale rotlengder. Når du er ferdig, måler du den totale rotlengden, eller TRL. Dette er summen av primære røtter og primære og sekundære laterale rotlengder.Det hydroponiske systemet som ble brukt i dette eksperimentet fungerte bra, noe som reflekterte den tilsynelatende kontrasterende fenotypen under uorganisk fosfatmangel og tilstrekkelige forhold. Ulike RSA-egenskaper ble analysert under kontrasterende uorganiske fosfatregimer under hydroponiske forhold. Den uorganiske fosfatmangelbehandlingen påkalte en rotfenotype som viste en kortere, grunnere og mindre forgrenet RSA, sammenlignet med den uorganiske fosfattilstanden.Primærrotlengden ble signifikant dempet under den uorganiske fosfatmangeltilstanden. Signifikant og rask forsterkning i den primære rotlengden i nærvær av 1, 25 millimolært uorganisk fosfat eller kontrollmedier indikerte effektiviteten til det hydroponiske systemet, og reflekterte de fysiomorfologiske endringene tilstrekkelig. Forgreningssonen ble betydelig redusert under den uorganiske fosfatmangeltilstanden.Den gjennomsnittlige lengden på den primære laterale roten ble signifikant redusert i pi mangelfull tilstand. Den gjennomsnittlige sekundære laterale rotlengden ble tilsvarende redusert på grunn av fosfatmangeltilstanden, men den var lavere i mengde enn gjennomsnittlig primær lateral rotlengde. Antallet primære og sekundære laterale røtter ble sterkt redusert under fosfatmangeltilstanden, sammenlignet med kontrollen, 1, 25 millimolar uorganisk fosfattilstand.Den primære laterale rottettheten ble ikke endret under fosfatmangeltilstanden, i forhold til kontrollen, 1,25 millimolar uorganisk fosfattilstand. Den sekundære laterale rottettheten viste ingen signifikant endring, noe som indikerer betydningen av lateral rottetthet for å få innsikt i RSA-plastisiteten. Jeg fjernet forsiktig frøplanter fra mesh ved hjelp av pinsett.Jeg spredte røtter i en vannfylt plate ved hjelp av en rund børste, alle primærrøttene, og spredte den rett, spredte laterale røtter symmetrisk, spredte andreordens laterale røtter knyttet til første ordens laterale røtter. En lignende metode kan brukes til å beregne sotområdet til Arabidopsis plantetips. Arabidopsis-bladene kan spres på den andre platen etterfulgt av bildeopptak og analyse ved hjelp av fritt tilgjengelig ImageJ-programvare for å bestemme sotområdet.Denne protokollen kan brukes til å svare på spørsmål om miljøets innflytelse på rotsystemets plastisitet.

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 protokoll for identifikasjon av protein-protein interaksjoner Basert på<sup&gt; 15</sup&gt; N Metabolsk Merking, Immunoutfellingsanalyse, Quantitative 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 protokoll for å trekke Hemocytes fra Wild Caterpillars

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 for kvantitativ, Single-celle Analyse av Kromatin Modifikasjon og Nuclear Arkitektur i hel-mount ovules 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 Induserbare System i<em&gt; Arabidopsis</em&gt; Og Maize

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 Spatial Omorganisering av et MAPK signalveien Bruke Tobacco Transient Expression System

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

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

Anlegget Promoter analyse: Identifikasjon og karakterisering av rot Nodule bestemt Promoter i vanlige Bean

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 enkel High Efficiency Protocol for bukspyttkjertelen Islet 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 arbeidsbesparende og repeterbar touch-Force signalering mutant Screen Protocol for studier av Thigmomorphogenesis av en modell Plant 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

Dry Root Rot Disease Analyser i Kikærter: en detaljert metodikk

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

Forberede og oppdrette akseniske insekter med vevskulturerte frøplanter for host-gut mikrobiota interaksjonsstudier av bladbille

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