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

Мы выражаем благодарность Министерству сельского хозяйства США (грант 58-6406-1-017) за поддержку этого исследования. Мы также выражаем признательность Биотехнологическому центру WKU, Университету Западного Кентукки, Боулинг-Грин, штат Кентукки, США, и директору Центрального института лекарственных и ароматических растений CSIR, Лакхнау, Индия, за предоставление инструментального оборудования и поддержки (рукописное сообщение CSIR CIMAP No CIMAP/PUB/2022/103). SS признает финансовую поддержку со стороны Университета Святого Иосифа, Филадельфия, США.

Весь протокол схематично изложен на рисунке 1, показывая все основные этапы, связанные с выявлением архитектуры корневой системы (RSA) проростков. Шаги протокола подробно описаны ниже:
1. Стерилизация поверхности семян арабидопсиса
<ol><li>Переложит...

<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>

Эта работа продемонстрировала картографирование RSA с использованием простого лабораторного оборудования. С помощью этого метода регистрируются фенотипические изменения на уточненном уровне. Преимущество этой стратегии заключается в том, что часть побегов никогда не соприкасается с...

Архитектура корневой системы (RSA), находящаяся под землей, является жизненно важным органом для роста и продуктивности растений 1,2,3. После эмбриональной стадии растения претерпевают наиболее значительные морфологические изменения. То, как корни растут в почве, сильно влияет на рост частей растений над землей. Рост корней является первым шагом в прорастании. Это информативная черта, поскольку она однозначно реагирует на различные доступные питательные вещества 1,2,3,4. RSA демонстрирует высокую степень пластичности развития, что означает, что окружающая среда всегда используется для принятия решений о развитии 2,5. Изменения в окружающей среде затруднили производство сельскохозяйственных культур в нынешнем сценарии. На постоянной основе ЮАР учитывает сигналы окружающей среды при выборе вариантов развития5. В результате глубокое понимание принципов, лежащих в основе развития корней, имеет важное значение для изучения того, как растения реагируют на изменение окружающей среды 2,5.
RSA определяет различные концентрации питательных веществ и вносит фенотипические изменения 4,6,7,8,9,10,11,12. Исследования показывают, что морфология корня / RSA очень пластична по сравнению с морфологией побегов 1,3. Картирование признаков RSA очень эффективно при регистрации эффекта изменения окружающей почвенной среды 1,11,12.
В целом, расхождения во влиянии различных дефицитов питательных веществ на фенотип корня были зарегистрированы во многих более ранних исследованиях 3,11,13,14,15. Например, есть несколько противоположных сообщений об изменениях количества, длины и плотности боковых корней (LR), вызванных фосфатным голоданием (Pi). Сообщалось об увеличении плотности LR при условии дефицита Pi 6,8. Напротив, снижение плотности LR в условиях дефицита Pi также было сообщено другими авторами 3,13,16. Одной из основных причин этих несоответствий является использование подверженной элементарному загрязнению желирующей среды, которую агар часто содержит10. Исследователи обычно выращивают свои экспериментальные растения на пластинчатой системе на основе агара и записывают корневые признаки. Многочисленные признаки RSA часто скрыты или укоренены в агаровом материале и не могут быть задокументированы. Эксперименты, связанные с индуцированием дефицита питательных веществ, в которых пользователи часто полностью исключают один компонент из среды, не могут быть выполнены в подверженной элементарному загрязнению желирующей среде11,14,15. Многочисленные питательные вещества часто присутствуют в значительных количествах в агаровой среде, включая P, Zn, Fe и многие другие11,14,15. Кроме того, рост RSA медленнее в средах на основе агара, чем в жидкой среде без агара. В результате возникает необходимость в разработке альтернативного неагарового подхода для количественной оценки и качественной регистрации фенотипа RSA. Следовательно, был разработан текущий метод, в котором ростки выращиваются в пурпурной коробчатой гидропонной системе поверх полипропиленовой сетки, поддерживаемой поликарбонатными клиньями 1,10,11.
В этом исследовании представлена подробная импровизированная версия более раннего метода, описанного Jain et al.10. Эта стратегия была адаптирована к текущим требованиям биологии корней растений и может также использоваться для таких растений, как люцерна, кроме модельных растений. Протокол является основным способом измерения изменений в RSA, и для него требуется только простое оборудование. Настоящий протокол иллюстрирует, как фенотипировать несколько корневых признаков, таких как первичные и боковые корни в нормальной и модифицированной среде (дефицит Pi). Пошаговые инструкции и другие полезные советы, почерпнутые из опыта автора, предоставляются, чтобы помочь исследователям следовать методологиям, предлагаемым в этом методе. Настоящее исследование направлено на то, чтобы предоставить простой и эффективный метод выявления всей корневой системы растений, включая LR высшего порядка. Этот метод включает в себя ручное разведение корневой системы круглой акварельной художественной кистью, позволяющей точно контролировать обнажение корней 1,10,11,12. Он не требует дорогостоящего оборудования или сложного программного обеспечения. Этот метод улучшил усвоение питательных веществ и скорость роста; Растения имеют богатый питательными веществами раствор, легко поглощаемый их корнями. Настоящий метод подходит для исследователей, которые хотят детально отобразить черты корневой системы растения, особенно на ранних стадиях развития (через 10-15 дней после прорастания). Он подходит для небольших корневых систем, модельных растений, таких как арабидопсис и табак, и нетрадиционных растений, таких как люцерна, пока их корневая система не поместится в пурпурные коробочки.
Этапы фенотипического анализа развития RSA у Arabidopsis изложены в этом протоколе следующим образом: (1) метод стерилизации поверхности семян для растений (Arabidopsis), (2) этапы создания гидропонной системы с последующим посевом семян на среду, (3) процедура извлечения полных семян и разбрасывания на пластине Петри для анализа RSA, (4) как записывать изображения для RSA, и (5) вычислять важные параметры RSA с помощью программного обеспечения ImageJ.

<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

Всесторонние знания о развитии архитектуры корневой системы растений (RSA) имеют решающее значение для повышения эффективности использования питательных веществ и повышения устойчивости сортов сельскохозяйственных культур к экологическим проблемам. Представлен экспериментальный протокол для настройки гидропонной системы, роста ростков, распространения RSA и визуализации. В подходе использовалась пурпурная коробчатая гидропонная система, содержащая полипропиленовую сетку, поддерживаемую поликарбонатными клиньями. Экспериментальные условия иллюстрируются оценкой RSA проростков при различном поступлении питательных веществ (фосфатов [Pi]). Система была создана для изучения RSA Arabidopsis, но ее легко адаптировать для изучения других растений, таких как Medicago sativa (люцерна ). Проростки Arabidopsis thaliana (Col-0) используются в этом исследовании в качестве примера для понимания растения RSA. Семена стерилизуют путем обработки этанолом и разбавленным коммерческим отбеливателем и выдерживают при температуре 4 ° C для стратификации. Семена проращивают и выращивают на жидкой полуМС среде на полипропиленовой сетке, поддерживаемой поликарбонатными клиньями. Ростки выращивают в стандартных условиях роста в течение желаемого количества дней, аккуратно вынимают из сетки и погружают в водосодержащие агаровые пластины. Каждая корневая система ростков аккуратно выкладывается на заполненную водой тарелку с помощью круглой художественной кисти. Эти пластины Петри фотографируются или сканируются с высоким разрешением, чтобы задокументировать признаки RSA. Корневые признаки, такие как первичный корень, боковые корни и зона ветвления, измеряются с помощью свободно доступного программного обеспечения ImageJ. В этом исследовании представлены методы измерения характеристик корней растений в контролируемых условиях окружающей среды. Мы обсудим, как (1) выращивать ростки, собирать и распространять образцы корней, (2) получать изображения распространенных образцов RSA, (3) захватывать изображения и (4) использовать программное обеспечение для анализа изображений для количественной оценки корневых атрибутов. Преимущество настоящего метода заключается в универсальном, простом и эффективном измерении признаков RSA.

Различные морфометрические признаки архитектуры корневой системы (RSA) измеряются с помощью простых лабораторных инструментов, а этапы схематично изображены на рисунке 1. Детали гидропонной установки демонстрируют потенциал протокола в измерении RSA (рис. 1 и ?...

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

Мы используем простые лабораторные инструменты для изучения архитектуры корневой системы (RSA) Arabidopsis и Medicago. Ростки выращивают на гидропонике над сеткой и распределяют с помощью художественной кисти, чтобы выявить RSA. Изображения делаются с помощью сканирования или камеры с высоким разрешением, а затем анализируются с помощью ImageJ для отображения черт.

Простой протокол для картирования черт архитектуры корневой системы растений

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

Это неинвазивный гидропонный метод измерения архитектуры корневой системы с использованием обычного лабораторного оборудования. Этот протокол позволяет полностью визуализировать всю корневую систему растения путем ее ручного распространения. Одним из основных преимуществ анализа RSA является то, что он позволяет изучать корневую систему растений, без необходимости которой может быть внесено нежелательное элементное загрязнение.Этот метод может регистрировать прямое взаимодействие окружающей среды, включая гормональные, питательные вещества и климатические условия, с RSA растительных систем. Начните поверхностную стерилизацию семян арабидопсиса, замочив крошечную мерную ложку примерно из 100 семян в дистиллированной воде комнатной температуры. Через 30 минут кратковременно центрифугируйте семена при 500 г в течение пяти секунд с помощью настольной центрифуги.Затем сцедите воду и добавьте 700 микролитров 70% этанола, прежде чем вращать трубку в течение нескольких секунд. Снова центрифугируйте семена. При необходимости повторите вихревое и центрифугирование, следя за тем, чтобы 70%-ная обработка этанола не превышала трех минут.Через три минуты сразу же промойте семена стерильной водой. Затем обработайте семена разбавленным коммерческим отбеливателем, содержащим каплю TWEEN 20, в течение семи минут. Смешайте семена с раствором отбеливателя, быстро перевернув трубочки от восьми до 12 раз.После короткого центрифугирования сцедите надосадочную жидкость с помощью пипетки объемом один миллилитр и промойте семена не менее пяти раз стерильной водой, следуя той же процедуре вихряния. Оставьте поверхность стерилизованных семян в воде и инкубируйте их в течение двух-трех дней при четырех градусах Цельсия для стратификации. Автоклав стандартный пурпурный ящик наполовину заполнен дистиллированной водой.Разрежьте автоклавный поликарбонатный лист на прямоугольники размером четыре на восемь сантиметров с насечкой в середине прямоугольника, расположенной более чем посередине прямоугольника, чтобы два прямоугольника могли соединяться вместе, образуя X-образную форму. Используйте эту установку, чтобы удерживать полипропиленовую сетку размером 250 микрометров, разрезанную на квадраты размером шесть на шесть сантиметров. В шкафу с ламинарным воздушным потоком добавьте стерильную половину базальной среды MS с витаминами и 1,5% сахарозы в каждую коробку, чтобы достичь нижнего края полипропиленовой сетки.Высевают поверхностно стерилизованные семена на сетку на гидропонике, и выращивают их в течение трех дней. Через три дня переложите саженцы на сетку размером пор 500 микрометров и дайте им расти в течение двух дней. Затем перенесите рассаду на контрольную среду и на экспериментальную среду и дайте семенам прорасти в течение семи дней.Добавьте в чашку Петри от 10 до 20 миллилитров автоклавной фильтрованной водопроводной воды. Аккуратно вытащите саженцы из 500 микрометровой сетки. С помощью круглой художественной кисти разложите похожие на растения корни в заполненной водой тарелке и погрузите их в воду.Слегка наклоните тарелку, чтобы удалить воду. Отсканируйте или сфотографируйте эти пластины Петри соответствующим образом. Измерьте архитектуру корневой системы или признаки RSA с помощью свободно доступного программного обеспечения ImageJ, затем откройте файл для анализа.После установки масштаба используйте инструмент «Прямая линия», чтобы создать выделенную линию, которая обводит масштабную линейку. Завершите структурирование, щелкнув правой кнопкой мыши, дважды щелкнув или щелкнув поле в начале. Чтобы измерить длину известной масштабной линейки в пикселях, нажмите «Анализ», а затем «Измерение» на панели инструментов.Запишите длину в пикселях. Откройте диалоговое окно «Задать масштаб», щелкнув вкладку «Задать масштаб» на вкладке «Анализ». Проверьте длину в пикселях в поле «Расстояние в пикселях».Затем введите значение масштабной линейки в поле известного расстояния и установите единицу измерения длины в миллиметрах. Заблокируйте масштаб для этого конкретного изображения, нажав «ОК». Используйте инструмент «Сегментированная линия» для выделения линии, которая обводит длину корня.Закончив обводку, отрегулируйте выделение линии, щелкнув и перетащив маленькие черно-белые маркеры вдоль контура. На вкладке анализа ImageJ выберите команду измерения и количественно оцените длину корня. Перенесите измеренные данные в электронную таблицу, щелкнув правой кнопкой мыши окно результатов, выбрав «Копировать все» во всплывающем меню, переключившись на электронную таблицу и вставив данные.Для измерения и расчета признаков RSA измерьте длину первичного корня между гипокотильным соединением и концом кончиков корней. Затем измерьте боковые корни первого порядка, или длину LR в один градус, и боковые корни второго порядка, или длину LR в два градуса. После этого скопируйте и вставьте все измерения в электронную таблицу.Измерьте и запишите зону ветвления первичного корня (BZPR), которая охватывает первую точку выхода бокового корня до последней точки выхода бокового корня. Точно так же запишите количество боковых корней, берущих начало в границах BZPR. Затем измерьте среднюю длину боковых корней первого и более высокого порядка.Выведите среднюю длину первичных боковых корней, разделив общую длину первичных боковых корней на общее количество первичных боковых корней. Затем, чтобы измерить среднюю длину боковых корней второго порядка, рассчитайте среднюю длину вторичных боковых корней, разделив общую длину вторичных боковых корней на общее количество вторичных боковых корней. Измерьте плотность первичных боковых корней, разделив количество первичных боковых корней на длину BZPR.Затем измерьте зону ветвления отдельных боковых корней и рассчитайте плотность вторичных боковых корней, разделив количество вторичных боковых корней на длину зон ветвления боковых длин корней второго порядка. После этого измерьте общую длину корня, или TRL. Это совокупность первичных корней и длин первичных и вторичных боковых корней.Гидропонная система, использованная в этом эксперименте, работала хорошо, отражая очевидный контрастный фенотип в условиях дефицита неорганических фосфатов и достаточных условиях. Различные признаки RSA были проанализированы при контрастных неорганических фосфатных режимах в гидропонных условиях. Лечение с дефицитом неорганического фосфата вызывало корневой фенотип, демонстрирующий более короткий, мелкий и менее разветвленный RSA по сравнению с достаточным состоянием неорганического фосфата.Длина первичного корня была значительно ослаблена в условиях дефицита неорганических фосфатов. Значительное и быстрое увеличение длины первичного корня в присутствии 1,25 миллимолярного неорганического фосфата или контрольных сред указывало на эффективность гидропонной системы и адекватно отражало физиоморфологические изменения. Зона ветвления была значительно уменьшена в условиях дефицита неорганических фосфатов.Средняя длина первичного бокового корня была значительно уменьшена в условиях дефицита pi. Средняя длина вторичного бокового корня также была уменьшена из-за дефицита фосфатов, однако она была меньше по количеству, чем средняя длина первичного бокового корня. Количество первичных и вторичных боковых корней значительно уменьшилось при дефиците фосфатов по сравнению с контрольным состоянием 1,25 миллимоляра неорганического фосфата.Первичная плотность боковых корней не изменялась при дефиците фосфатов по сравнению с контрольным состоянием неорганического фосфата 1,25 миллимоля. Вторичная плотность боковых корней не показала каких-либо существенных изменений, что указывает на важность плотности боковых корней для понимания пластичности RSA. Аккуратно извлекла рассаду из сетки с помощью пинцета.Я выкладываю корни в заполненную водой тарелку с помощью круглой кисти все первичные корни и расправляю прямо, симметрично распределяю боковые корни, распространяю боковые корни второго порядка, связанные с боковыми корнями первого порядка. Аналогичный метод можно использовать для расчета площади сажи верхушек растений Arabidopsis. Листья арабидопсиса можно разложить на другой пластине с последующим захватом и анализом изображения с использованием свободно доступного программного обеспечения ImageJ для определения площади сажи.С помощью этого протокола можно ответить на любые вопросы о влиянии окружающей среды на пластичность корневой системы.

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

Протокол для идентификации белок-белковых взаимодействий на основе<sup&gt; 15</sup&gt; N Метаболический маркировки, Иммунопреципитация, Количественный масс-спектрометрии и Affinity модуляции

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

Простой протокол для извлечения Гемоциты от диких гусениц

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

Эффективный метод для количественного, анализа одноклеточные хроматина Модификация и ядерной архитектуры в целом монтажа яйцеклеток в<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

Боковые Корень Индуцибельная системы в<em&gt; Arabidopsis</em&gt; И кукурузы

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

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 ...

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

Завод промоутер анализ: Определение и характеристика корень конкреций конкретной промоутера в общей бин

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

Простой протокол высокой эффективности для изоляции поджелудочной железы от мышей

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

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

Сухой корень Rot болезни анализы в Chickpea: Подробная методология

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

Подготовка и выращивание топорических насекомых с тканевыми культивируемыми саженцами для исследований взаимодействия микробиоты кишечника хозяина и жука-листоеда

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