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 erkänner US Department of Agriculture (Grant 58-6406-1-017) för att stödja denna forskning. Vi erkänner också WKU Biotechnology Centre, Western Kentucky University, Bowling Green, KY, USA, och direktören, CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants, Lucknow, Indien, för att ha tillhandahållit instrumentfaciliteter och support (CSIR CIMAP manuskriptmeddelande nr. CIMAP/PUB/2022/103). SS erkänner det ekonomiska stödet från Saint Joseph's University, Philadelphia, USA.

Hela protokollet sammanfattas schematiskt i figur 1, som visar alla väsentliga steg som är involverade i att avslöja rotsystemarkitekturen (RSA) för plantor. Protokollsteg ges i detalj nedan:
1. Arabidopsis frö yta sterilisering
<ol><li>Överför en liten skopa (cirka 100 frön = cirka 2,5 mg) frön till ett mikrofugerör och blötlägg i 30 minuter i destillerat vatten vid rumstemperatur (RT). Hela proceduren utförs i aseptiskt tillstånd...

<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>

Detta arbete demonstrerade kartläggning av RSA med hjälp av enkel laboratorieutrustning. Med hjälp av denna metod registreras fenotypiska förändringar på raffinerad nivå. Fördelen med denna strategi är att skottdelen aldrig kommer i kontakt med media, så fenotypen hos plantorna är original. Denna metod innebär att man inrättar ett hydroponiskt system för att odla plantor som beskrivs i protokollet. Därefter tas varje planta ut intakt och placeras på en agarfylld petriska. Rotsystemet får sedan spridas ma...

Rotsystemarkitekturen (RSA), som är underjordisk, är ett viktigt organ för växttillväxt och produktivitet 1,2,3. Efter embryonalstadiet genomgår växterna sina mest signifikanta morfologiska förändringar. Det sätt på vilket rötterna växer i jorden påverkar i hög grad tillväxten av växtdelar ovan jord. Rottillväxt är det första steget i spiring. Det är ett informativt drag eftersom det unikt svarar på olika tillgängliga näringsämnen 1,2,3,4. RSA uppvisar en hög grad av utvecklingsplasticitet, vilket innebär att miljön alltid används för att fatta beslut om utveckling 2,5. Förändringar i miljön har försvårat växtproduktionen i det nuvarande scenariot. RSA införlivar kontinuerligt miljösignaler i utvecklingsval5. Som ett resultat är en grundlig förståelse av principerna bakom rotutveckling avgörande för att lära sig hur växter svarar på förändrade miljöer 2,5.
RSA känner av varierande näringskoncentrationer och gör fenotypiska förändringar 4,6,7,8,9,10,11,12. Studier tyder på att rotmorfologi/RSA är mycket plastisk jämfört med skottmorfologi 1,3. RSA-egenskapskartläggning är mycket effektiv för att registrera effekten av att förändra den omgivande markmiljön 1,11,12.
I allmänhet har skillnader i effekten av olika näringsbrister på rotfenotypen rapporterats i många tidigare studier 3,11,13,14,15. Till exempel finns det flera kontrasterande rapporter om fosfat (Pi) svältinducerade förändringar i antal, längd och densitet av laterala rötter (LR). En ökning av LR-densiteten har rapporterats under Pi-bristvillkoret 6,8. Däremot har en minskning av LR-densiteten under Pi-bristfälliga förhållanden också rapporterats av andra författare 3,13,16. En av de främsta orsakerna till dessa inkonsekvenser är användningen av det elementära föroreningsbenägna gelningsmediet, vilket agar ofta innehåller10. Forskare odlar vanligtvis sina experimentella växter på ett agarbaserat plattsystem och registrerar rotegenskaperna. Många RSA-egenskaper är ofta dolda eller förankrade i agarmaterialet och kan inte dokumenteras. Experiment kopplade till inducerande näringsbrist, där användare ofta utesluter en komponent helt från mediet, kan inte utföras i elementärt kontamineringsbenägen gelningsmedium11,14,15. Många näringsämnen finns ofta i betydande mängder i agarmediet, inklusive P, Zn, Fe och många fler11,14,15. Dessutom är RSA-tillväxten långsammare i agarbaserade medier än i icke-agarbaserade flytande medium. Som ett resultat finns det ett behov av att fastställa ett alternativt icke-agarbaserat tillvägagångssätt för kvantifiering och kvalitativ registrering av fenotypen av RSA. Följaktligen har den nuvarande metoden utvecklats, där plantor odlas i ett magentaboxbaserat hydroponiskt system ovanpå ett polypropennät som stöds av polykarbonatkilar 1,10,11.
Denna studie presenterar en detaljerad improviserad version av den tidigare metoden som beskrivs av Jain et al.10. Denna strategi har anpassats för nuvarande krav inom växtrotbiologi och kan också användas för växter som Alfalfa, andra än modellväxter. Protokollet är det primära sättet att mäta förändringarna i RSA, och det kräver bara enkel utrustning. Detta protokoll illustrerar hur man fenotypar flera rotfunktioner, såsom primära och laterala rötter i normalt och modifierat medium (Pi-brist). Steg-för-steg-anvisningar och andra användbara tips från författarens erfarenheter tillhandahålls för att hjälpa forskarna att följa med de metoder som erbjuds i denna metod. Den aktuella studien syftar till att ge en enkel och effektiv metod för att avslöja hela växtsystemets rotsystem, inklusive högre ordningens LR. Denna metod innebär att man manuellt sprider rotsystemet med en rund akvarellkonstborste, vilket möjliggör exakt kontroll över exponeringen av rötterna 1,10,11,12. Det kräver inte dyr utrustning eller komplicerad programvara. Denna metod har förbättrat näringsupptag och tillväxthastighet; Växter har en näringsrik lösning som lätt absorberas av sina rötter. Den nuvarande metoden är lämplig för forskare som vill kartlägga egenskaperna hos en växts rotsystem i detalj, särskilt under tidig utveckling (10-15 dagar efter groning). Den är lämplig för små rotsystem, modellväxter som Arabidopsis och tobak och icke-konventionella växter som Alfalfa tills deras rotsystem passar i magentalådorna.
Stegen för fenotypisk analys av RSA-utveckling i Arabidopsis beskrivs i detta protokoll enligt följande: (1) metoden för sterilisering av fröytan för växter (Arabidopsis), (2) stegen för att inrätta det hydroponiska systemet, följt av sådd av utsäde på ett medium, (3) förfarande för att ta ut hela sådden och sprida på Petri-plattan för RSA-analys, (4) hur man spelar in bilderna för RSA, och (5) beräkna viktiga RSA-parametrar med hjälp av ImageJ-programvaran.

<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

Omfattande kunskap om utveckling av växtrotsystemarkitektur (RSA) är avgörande för att förbättra effektiviteten i näringsanvändningen och öka grödans odlingstolerans mot miljöutmaningar. Ett experimentellt protokoll presenteras för att inrätta det hydroponiska systemet, växttillväxt, RSA-spridning och avbildning. Tillvägagångssättet använde ett magentaboxbaserat hydroponiskt system innehållande polypropennät som stöds av polykarbonatkilar. Experimentella inställningar exemplifieras genom att bedöma plantlets RSA under varierande näringstillförsel (fosfat [Pi]). Systemet inrättades för att undersöka RSA av Arabidopsis, men det är lätt anpassningsbart att studera andra växter som Medicago sativa (Alfalfa). Arabidopsis thaliana (Col-0) plantor används i denna undersökning som ett exempel för att förstå växtens RSA. Frön ytsteriliseras genom behandling av etanol och utspädd kommersiell blekmedel och hålls vid 4 °C för skiktning. Fröna groddar och odlas på ett flytande halv-MS-medium på ett polypropennät som stöds av polykarbonatkilar. Plantorna odlas under standardtillväxtförhållanden under önskat antal dagar, plockas försiktigt ut från nätet och nedsänks i vatteninnehållande agarplattor. Varje rotsystem av plantorna sprids försiktigt på den vattenfyllda plattan med hjälp av en rund konstborste. Dessa Petri-plattor fotograferas eller skannas med hög upplösning för att dokumentera RSA-egenskaperna. Rotegenskaperna, såsom primärrot, laterala rötter och förgreningszon, mäts med hjälp av den fritt tillgängliga ImageJ-programvaran. Denna studie ger tekniker för att mäta växtrotegenskaper i kontrollerade miljöinställningar. Vi diskuterar hur man (1) odlar plantorna och samlar in och sprider rotprover, (2) får bilder av spridda RSA-prover, (3) fångar bilderna och (4) använder bildanalysprogramvara för att kvantifiera rotattribut. Fördelen med den nuvarande metoden är den mångsidiga, enkla och effektiva mätningen av RSA-egenskaperna.

De olika morfometriska egenskaperna hos rotsystemarkitektur (RSA) mäts med enkla laboratorieverktyg, och stegen visas schematiskt i figur 1. Detaljerna i den hydroponiska installationen visar protokollets potential vid mätning av RSA (figur 1 och figur 2).
Med tanke på de observerade skillnaderna i gelningsmedel använde vi ett hydroponiskt odlingssystem för att genomföra alla studier<sup class="xref...

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 använder enkla laboratorieverktyg för att undersöka rotsystemarkitekturen (RSA) hos Arabidopsis och Medicago. Plantorna odlas hydroponiskt över nät och sprids med en konstborste för att avslöja RSA. Bilder tas med skanning eller en högupplöst kamera och analyseras sedan med ImageJ för att kartlägga egenskaper.

Ett enkelt protokoll för kartläggning av växtrotsystemets arkitekturegenskaper

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

Detta är en icke-invasiv hydroponisk metod för att mäta rotsystemarkitekturen med hjälp av rutinmässig laboratorieutrustning. Detta protokoll möjliggör fullständig visualisering av växtens hela rotsystem genom att manuellt sprida det. En av de främsta fördelarna med RSA-analysen är att den gör det möjligt att studera växtrotsystem utan att behöva införa oönskad elementär förorening.Denna metod kan registrera den direkta miljöinteraktionen inklusive hormonella, näringsämnen och klimatförhållanden med RSA för växtsystem. Börja ytsteriliseringen av Arabidopsisfrön genom att blötlägga en liten skopa med cirka 100 frön i destillerat vatten vid rumstemperatur. Efter 30 minuter centrifugeras fröna kort vid 500 G i fem sekunder med en bordscentrifug.Dekantera sedan vattnet och tillsätt 700 mikroliter 70% etanol innan du virvlar röret i några sekunder. Centrifugera fröna igen. Vid behov, upprepa virvelning och centrifugering, se till att 70% etanolbehandling inte överstiger tre minuter.Efter tre minuter skölj omedelbart frön med sterilt vatten. Behandla sedan fröna med utspädd kommersiell blekmedel som innehåller en droppe TWEEN 20 i sju minuter. Blanda fröna med blekmedelslösning genom att invertera rören snabbt åtta till 12 gånger.Efter en kort centrifugering, dekantera supernatanten med en pipett på en milliliter och skölj fröna minst fem gånger med sterilt vatten enligt samma virvelprocedur. Lämna ytan steriliserade frön i vatten och inkubera dem i två till tre dagar vid fyra grader Celsius för stratifiering. Autoklav standard magenta låda halv fylld med destillerat vatten.Skär det autoklaverade polykarbonatarket i rektanglar på fyra gånger åtta centimeter med en mittpunkt som är skårad mer än halvvägs genom rektangeln så att två rektanglar kan gå ihop för att bilda en X-form. Använd den här inställningen för att hålla 250 mikrometer porstorlek polypropennät skuren i sex gånger sex centimeter rutor. I det laminära luftflödesskåpet tillsätt sterila halva MS-basalmedier med vitaminer plus 1,5% sackaros till varje låda för att nå polypropennätets nedre kant.Så ytan steriliserade frön på nätet hydroponiskt och odla dem i tre dagar. Efter tre dagar, överför plantorna till ett 500 mikrometer porstort nät och låt dem växa i två dagar. Överför sedan plantorna till kontrollmediet och till experimentmediet och låt fröna växa i sju dagar.Tillsätt 10 till 20 ml autoklaverat filtrerat kranvatten till Petri-plattan. Dra försiktigt ut plantorna från 500 mikrometer nät. Med hjälp av en rund konstborste sprider du växtliknande rötter i den vattenfyllda plattan och sänker dem i vatten.Luta plattan något för att ta bort vattnet. Skanna eller fotografera dessa Petri-plattor på lämpligt sätt. Mät rotsystemarkitekturen, eller RSA-egenskaperna, med hjälp av fritt tillgänglig ImageJ-programvara och öppna sedan filen som ska analyseras.När du har ställt in skalan använder du verktyget för raka linjer för att skapa en linjemarkering som konturerar skalstapeln. Slutför dispositionen genom att högerklicka, dubbelklicka eller klicka i rutan i början. För att mäta längden på den kända skalstapeln i pixlar, klicka på analysera, följt av mått i verktygsfältet.Anteckna pixellängden. Öppna dialogrutan Ange skala genom att klicka på fliken Ange skala på fliken Analysera. Kontrollera pixellängden i fältet Avstånd i pixlar.Ange sedan skalstapelvärdet i det kända avståndsfältet och ställ in längdenheten som millimeter. Lås skalan för just den här bilden genom att klicka på okej. Använd segmenteringslinjeverktyget för en linjemarkering som visar rotlängden.När du är klar med konturen justerar du linjemarkeringen genom att klicka och dra de små svartvita handtagen längs konturen. Under fliken analysera i ImageJ väljer du kommandot measure och kvantifierar rotlängden. Överför mätdata till ett kalkylblad genom att högerklicka på resultatfönstret, välja kopiera alla från popup-menyn, växla till kalkylbladet och klistra in data.För mätning och beräkning av RSA-egenskaper, mät den primära rotlängden mellan hypokotylkorsningen till rotspetsänden. Mät sedan första ordningens laterala rötter, eller en grad LR-längd, och andra ordningens laterala rötter, eller två graders LR-längd. När du är klar kopierar du och klistrar in alla mätningar i kalkylbladet.Mät och registrera förgreningszonen för primärroten, eller BZPR, som sträcker sig över den första laterala rotens framväxande punkt till den sista laterala rotens framväxande punkt. På samma sätt registrera antalet laterala rötter som har sitt ursprung inom gränsen för BZPR. Därefter mäta medellängden på den första och högre ordningens laterala rötter.Härled den genomsnittliga längden på de primära laterala rötterna genom att dividera den totala längden på de primära laterala rötterna med det totala antalet primära laterala rötter. För att sedan mäta medellängden på andra ordningens laterala rötter, beräkna medellängden på de sekundära laterala rötterna genom att dividera den totala längden på de sekundära laterala rötterna med det totala antalet sekundära laterala rötter. Mät den primära laterala rotdensiteten genom att dividera antalet primära laterala rötter med längden på BZPR.Därefter mäta förgreningszonen för enskilda laterala rötter och beräkna den sekundära laterala rotdensiteten genom att dividera antalet sekundära laterala rötter med längden på förgreningszonerna i andra ordningens laterala rotlängder. När du är klar mäter du den totala rotlängden eller TRL. Detta är aggregatet av primära rötter och primära och sekundära laterala rotlängder.Det hydroponiska systemet som användes i detta experiment fungerade bra, vilket återspeglar den uppenbara kontrasterande fenotypen under oorganiskt fosfatbrist och tillräckliga förhållanden. Olika RSA-egenskaper analyserades under kontrasterande oorganiska fosfatregimer under hydroponiska förhållanden. Den oorganiska fosfatbristfälliga behandlingen åberopade en rotfenotyp som uppvisade en kortare, grundare och mindre grenad RSA jämfört med det oorganiska fosfattillräckliga tillståndet.Primärrotlängden försvagades signifikant under det oorganiska fosfatbristtillståndet. Signifikant och snabb förstärkning i den primära rotlängden i närvaro av 1,25 millimolar oorganiskt fosfat eller kontrollmedium indikerade effektiviteten hos det hydroponiska systemet och återspeglade de fysiomorfologiska förändringarna på ett adekvat sätt. Förgreningszonen reducerades signifikant under det oorganiska fosfatbristtillståndet.Den genomsnittliga längden på den primära laterala roten reducerades signifikant i pi-bristtillståndet. Den genomsnittliga sekundära laterala rotlängden reducerades på liknande sätt på grund av fosfatbristtillståndet, men den var lägre i kvantitet än den genomsnittliga primära laterala rotlängden. Antalet primära och sekundära laterala rötter minskade kraftigt under fosfatbristtillståndet, jämfört med kontrollen, 1,25 millimolar oorganiskt fosfattillstånd.Den primära laterala rotdensiteten förändrades inte under fosfatbristtillståndet i förhållande till kontrolltillståndet, 1,25 millimolar oorganiskt fosfattillstånd. Den sekundära laterala rotdensiteten visade ingen signifikant förändring, vilket indikerar vikten av lateral rotdensitet för att få insikt i RSA-plasticiteten. Jag tog försiktigt bort plantor från nätet med pincett.Jag sprider rötter i en vattenfylld tallrik med en rund borste, alla primära rötter, och sprider den rakt, sprider laterala rötter symmetriskt, sprider andra ordningens laterala rötter kopplade till första ordningens laterala rötter. En liknande metod kan användas för att beräkna sotområdet för Arabidopsis växttips. Arabidopsisbladen kan spridas på den andra plattan följt av bildtagning och analys med hjälp av fritt tillgänglig ImageJ-programvara för att bestämma sotområdet.Detta protokoll kan användas för att svara på alla frågor om miljöns påverkan på rotsystemets 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

Ett protokoll för identifiering av protein-proteininteraktioner Baserat på<sup&gt; 15</sup&gt; N metabolisk märkning, immunoutfällning, kvantitativa masspektrometri och Affinity modulering

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

Ett enkelt protokoll för att extrahera hemocyter från 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 metod för kvantitativ, analys Encelliga av Chromatin Ändring och Nuclear Arkitektur i hela-fäste fröämnen 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 inducerbara systemet i<em&gt; Arabidopsis</em&gt; Och 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

Avbildning Rumslig Reorganisation av ett MAPK-signalvägen Använda 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

Anläggningen arrangören analys: Identifiering och karakterisering av roten knöl specifika promotorn i gemensamma bönan

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 hög verkningsgrad protokoll för bukspottskörteln ö isolering från möss

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 arbetsbesparande och repeterbara touch-Force signalering Mutant skärm protokoll för studiet av Thigmomorphogenesis av en modell växt 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

Torr Rot Disease Assays i Kikärter: en detaljerad metodik

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

Förbereda och föda upp axeniska insekter med vävnadsodlade plantor för värd-tarmmikrobiotainteraktionsstudier av bladbaggen

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