Method Article

تحليل الحركية من انقسام الخلايا والتوسع: تحديد مقدار الأساس الخلوي للمناطق التنموية النمو وأخذ العينات في ذرة شامية أوراق

DOI:

10.3791/54887

⸱

December 2nd, 2016

 ,  , 
1Department of Biology, University of Antwerp

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد تحديد انقسام الخلايا وتوسعها أمرا ذا أهمية حاسمة لفهم نمو النبات بالكامل. هنا ، نقدم بروتوكولا لحساب المعلمات الخلوية التي تحدد معدلات نمو أوراق الذرة وتسليط الضوء على استخدام هذه البيانات للتحقيق في الآليات التنظيمية للنمو الجزيئي من خلال توجيه استراتيجيات أخذ العينات الخاصة بمرحلة النمو.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
غالبا ما تستخدم تحليلات النمو

في علوم النبات للتحقيق في الأنماط الجينية المتناقضة وتأثير الظروف البيئية. الجانب الخلوي لهذه التحليلات له أهمية حاسمة ، لأن النمو مدفوع بانقسام الخلايا واستطالة الخلية. يمثل التحليل الحركي منهجية لتحديد هاتين العمليتين. علاوة على ذلك ، هذه التقنية سهلة الاستخدام في المختبرات غير المتخصصة. هنا ، نقدم بروتوكولا لإجراء تحليل حركي في أوراق الذرة أحادية الفلقة (Zea mays). يتم تقديم جانبين: (1) القياس الكمي لمعلمات انقسام الخلية وتوسعها ، و (2) تحديد موقع مناطق التنمية. يمكن أن يكون هذا بمثابة أساس لتصميم أخذ العينات و / أو يمكن أن يكون مفيدا لتفسير بيانات القياسات البيوكيميائية والجزيئية ذات الدقة المكانية العالية في منطقة نمو الأوراق. يتم حصاد منطقة نمو أوراق الذرة أثناء نمو الحالة المستقرة. تستخدم الأوراق الفردية لتحديد طول النسيج الإنشائي باستخدام صبغة DAPI وملامح طول الخلية باستخدام الفحص المجهري DIC. البروتوكول مناسب للأوراق أحادية الفلقة الناشئة التي يتم حصادها أثناء نمو الحالة المستقرة ، مع مناطق نمو تمتد على الأقل عدة سنتيمترات. لتحسين فهم تنظيم نمو النبات ، يجب الجمع بين البيانات المتعلقة بالنمو والدراسات الجزيئية. لذلك ، فإن إحدى المزايا المهمة للتحليل الحركي هي إمكانية ربط التغييرات على المستوى الجزيئي بمراحل محددة جيدا من التطور الخلوي. علاوة على ذلك ، فإنه يسمح بأخذ عينات أكثر تركيزا من مراحل التطوير المحددة ، وهو أمر مفيد في حالة الميزانية أو الوقت المحدود.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعتمد تحليل النمو على مجموعة من الأدوات التي تستخدم عادة من قبل علماء النبات لوصف النمط الجيني تحديد الاختلافات النمو و / أو ردود المظهري للعوامل البيئية. وتشمل الحجم والوزن قياسات للنبات كامل أو جهازا وحسابات معدلات النمو إلى استكشاف الآليات الكامنة وراء النمو. يتم تحديد نمو الجهاز عن طريق انقسام الخلايا والتوسع على المستوى الخلوي. لذلك، بما في ذلك تقدير حجم هاتين العمليتين في النمو يحلل هو المفتاح لفهم الاختلافات في نمو كامل الجهاز 1. ونتيجة لذلك، من الأهمية بمكان أن يكون هناك منهجية ملائمة لتحديد معايير النمو الخلوية التي هي سهلة نسبيا للاستخدام من قبل مختبرات غير المتخصصة.

وقد تم بالفعل إنشاء تحليل الحركية كنهج توفير إطار قوي لتطوير نماذج نمو الجهاز 2. وقد تم تحسين تقنية للأنظمة الخطية،مثل جذور نبات الأرابيدوبسيس thaliana والأوراق monocotyledonous و، ولكن أيضا لأنظمة غير الخطية، مثل أوراق ذوات الفلقتين 3. في الوقت الحاضر، يتزايد استخدام هذه المنهجية لدراسة كيفية الوراثية والهرمونية والتنموية، والعوامل البيئية تؤثر على انقسام الخلايا والتوسع في مختلف الأجهزة (الجدول 1). وعلاوة على ذلك، فإنه يوفر أيضا إطارا لربط العمليات الخلوية للوائح الكيمياء الحيوية، والجزيئية، والفسيولوجية التي تقوم عليها (الجدول 2)، على الرغم من القيود يمكن أن يفرضها حجم الجهاز والتنظيم المكاني للتقنيات التي تتطلب كميات أكبر من المواد النباتية (على سبيل المثال، المستقلب القياسات، والبروتينات، وما إلى ذلك).

أوراق مونوكتلدونووس، مثل الذرة (ذرة شامية) ورقة، وتمثل النظم الخطية في الخلايا التي تتحرك من قاعدة ورقة نحو الطرف، ويمر بالتتابع من خلال منطقة النسيج الإنشائي واستطالة للوصول إلى النضجمنطقة. وهذا يجعل من نظام نموذج مثالي للدراسات الكمية من الأنماط المكانية للنمو 4. وعلاوة على ذلك، أوراق الذرة لها مناطق كبيرة النمو (النسيج الإنشائي ومنطقة الاستطالة تمتد عدة سنتيمترات 5) وتوفر إمكانيات للدراسات في المستويات التنظيمية الأخرى. وهذا يسمح للتحقيق في الآليات التنظيمية (المفترضة) السيطرة على انقسام الخلايا والتوسع، كميا عن طريق تحليل الحركية من خلال مجموعة من التقنيات الجزيئية، والقياسات الفسيولوجية، ونهج بيولوجيا الخلية (الجدول 2).

هنا، ونحن نقدم على بروتوكول لإجراء تحليل الحركية في أوراق monocot. أولا، نجد تفسيرا لكيفية إجراء تحليل سليم كل من انقسام الخلايا واستطالة الخلايا بوصفها وظيفة من موقف على طول محور ورقة وكيفية حساب المعلمات الحركية. ثانيا، وتبين لنا أيضا كيف يمكن استخدامها كأساس لتصميم العينات. هنا، نحن نناقش حالتين: عالية الدقة أخذ العينات ل د تركز أخذ العينات، وتمكن من تحسين فرص تفسير البيانات وتوفير الوقت / المال، على التوالي.

الجدول 1. نظرة عامة على الحركية تحليل أساليب القياس الكمي لانقسام الخلايا والتوسع في مختلف الأجهزة.

عضو مرجع
أوراق monocotyledonous و 16، 20، 21، 22
نصائح الجذر 2، 23، 24، 25، 26، 27، 28، 29
أوراق ذوات الفلقتين 21، 30، 31
تبادل لاطلاق النار النسيج الإنشائي القمي 32

الجدول 1. نظرة عامة على الحركية تحليل أساليب القياس الكمي لانقسام الخلايا والتوسع في مختلف الأجهزة.

ther.within الصفحات = "1"> figure-introduction-1

الجدول 2. رابط بين العمليات الخلوية كميا عن طريق تحليل الحركية للتنظيم على المستوى الجزيئي. مراجع لمختلف الدراسات التي تربط بين تقدير من العمليات الخلوية إلى نتائج فحوصات الكيمياء الحيوية والجزيئية في مختلف الأنواع وأجهزة. endotransglucosylase Xyloglucan (XET)، malondialdehyde (MDA)، التي تعتمد على تحركات السيكلين (للمعلمين). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الجدول.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: بروتوكول التالي لتحليل الحركية هي صالحة فقط للأوراق خلال النمو المطرد للدولة. وهذا ينطوي على استقرار سعر ورقة استطالة والأنماط المكانية من طول الخلية والتوسع في ورقة خلال فترة تمتد لعدة أيام 6.

1. نمو النبات وقياسات ورقة الاستطالة معدل (لير)

  1. اختيار ورقة في النمو المطرد للدولة ومرحلة تنموية من الفائدة.
    ملاحظة: هناك فرق بين النمو المطرد للدولة والنمو المتكررة، مما يعني الأنماط المكانية مماثلة على أوراق متتالية على نفس المحور. خلال المراحل المبكرة من نمو البادرات والأوراق المتعاقبة تنمو عادة على نحو متزايد أسرع نظرا لزيادة حجم منطقة نمو 7. على الرغم من أن بعض المواقف ورقة أعلى يمكن أن يكون لها نمط نمو مماثل 8، وهذا هو مرحلة عابرة التي قد تتأثر العلاجات قيد التحقيق. ولذلك فمن المهم للمقارنة بين خطوط والنق eatments بشكل صارم على نفس الموقف ورقة، على الرغم من أنه قد يكون وضع في وقت مختلف. حتى في معدل استطالة المستمر، والوضع معدل النمو ليست بالضرورة هي نفسها في مراحل النمو المختلفة. وبالتالي، فمن المهم تحليل الأوراق في نفس المرحلة التنموية 8، الذي يعرف عادة من قبل عدد أيام بعد ظهور.
  2. لإجراء تحليل الحركية الكامل للنمو ورقة في ذوات الفلقة، وتنمو النباتات لا يقل عن 15 لكل معاملة وراثى تحت ظروف خاضعة للرقابة في غرفة النمو.
  3. في الوقت الذي رقة من مصلحة يظهر (ظهور كوكب من الأوراق المحيطة)، بدء قياس طول ورقة يوميا مع الحاكم حتى يتم توسيع بالكامل ورقة (الشكل 1I). طول الورقة يوحي طول من مستوى التربة لغيض من ورقة. يجب الحرص على عدم كسر أو تلف ورقة، لأن هذا قد يغير نموها.

إعادة 1 "SRC =" / ملفات / ftp_upload / 54887 / 54887fig1.jpg "/>
الشكل 1: نظرة عامة تخطيطي لتحليل الحركية من أوراق الذرة تقاس رقة في المصالح مع حاكم لمدة ثلاثة أيام متتالية لحساب الاستطالة أسعار ليف (لير). بعد ذلك، يتم حصاد الأوراق ويستخدم شريحة ثلاثة سنتيمترات لتحديد حجم النسيج الإنشائي. ويتم ذلك عن طريق قياس طول من قاعدة ما يصل الى الرقم الإنقسامية الأكثر البعيدة بعد تلطيخ دابي. (A) أمثلة على الأشكال الإنقسامية التكاثري و (ب) الشخصيات الإنقسامية التكوينية. يتم استخدام أول أحد عشر سم من قاعدة ورقة على الجانب الآخر من منتصف الوريد لخفض عشرة قطاعات سنتيمتر واحد لقياس طول الخلية. توفر هذه القياسات الأساس لخلق الشخصية طول الخلية، والذي يعمل على تحديد طول ناضجة خلية (ل حصيرة) وطول الخلايا وترك النسيج الإنشائي (ل شعبة). ال ول حصيرة لحساب معدل إنتاج خلايا (P)، بينما تستخدم ل شعبة وL مير لحساب عدد الخلايا في النسيج الإنشائي (N مير). في المقابل، تستخدم P و N مير لحساب متوسط معدل انقسام الخلايا (D)، الذي هو معكوس مدة دورة الخلية (T ج). السهام من نفس اللون تشير المعلمات التي يتم استخدامها لحساب المعلمة التالية على هذه الأسهم. الحانات النطاق = 40 ميكرون. وتستخدم الأرقام الرومانية للإشارة إلى الإجراءات التجريبية المحددة موضح في البروتوكول. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. حصاد

  1. في هذه المرحلة التنموية التي تهم (على سبيل المثال، في اليوم الثالث بعد ظهور)، واختيار خمسة على الأقل ص تمثيليlants من الدفعة التي لإجراء تحليل الحركية. نستمر في قياس بقية النباتات كما هو موضح في الخطوة 1.3 لتحديد طول ورقة النهائي.
  2. قطع جزء من فوق الأرض من النبات. للحفاظ على جزء بارضي سليمة، وقطع في أقرب وقت ممكن إلى الجذور (الشكل 1ii).
  3. بدءا من الأوراق الخارجية، وإزالة كافة يترك حتى ورقة من الاهتمام من قبل الفتح بلطف واحدا تلو الآخر. إذا لزم الأمر، وإزالة بضعة ملليمترات اضافية من القاعدة إلى فصل الأوراق. أيضا إزالة الأوراق عليا وصغيرة محاطة ورقة من مصلحة (الشكل 1iii).
  4. قطع قطعة 3 سم، بدءا من القاعدة على جانب واحد من منتصف الوريد، وتخزينها في أنبوب 1.5 مل اختبار مليئة 3: 1 (ت: ت) الايثانول المطلق: محلول حمض الخليك (تنبيه: ارتداء القفازات) في 4 درجة مئوية لمدة 24 ساعة تصل إلى عدة أشهر (الشكل 1iv). وبعد أن تستخدم هذه الشريحة لتحديد طول النسيج الإنشائي.
  5. منالجانب الآخر من الوريد، وقطع شريحة 11 سم من قاعدة (الشكل 1 ت) ووضعه في أنبوب 15 مل مليئة الايثانول المطلق في 4 درجة مئوية لمدة لا تقل عن 6 ساعة لإزالة أصباغ (الشكل 1 السادس).
    ملاحظة: في وقت لاحق، استخدم فقط 10 سم الأولى لتحديد الشخصية طول الخلية (انظر مناقشة).
  6. تجديد الايثانول المطلق لجولة أخرى من تنظيف عند 4 درجة مئوية لمدة لا تقل عن 24 ساعة (الشكل 1vi).
  7. وأخيرا، استبدل الايثانول المطلق مع حمض اللبنيك النقي (تنبيه: ارتداء القفازات) لتنظيف وتخزين عند 4 درجة مئوية لمدة 24 ساعة أو حتى استخدامها مرة أخرى (الشكل 1vi).

3. النسيج الإنشائي قياسات الطول

  1. إعداد العازلة الشطف التي تحتوي على 50 ملي كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم)، 5 ملم ثنائي أمين الإيثيلين رباعي حمض الخل (EDTA، تنبيه: ارتداء قفازات) و 10 ملي تريس (hydroxymethyl)، aminomethane الهيدروكلوريك حمض (تريس، حمض الهيدروكلوريك، ودرجة الحموضة 7).
  2. خذ قطعة 3 سم من القسم 2.4 وهكذاحزب العدالة والتنمية في المخزن المؤقت لمدة 20 دقيقة (الشكل 1vii).
  3. في الوقت الذي تنتظر، استخدم عازلة الشطف لإعداد حل تلطيخ 4 "، 6 diamidino-2-phenylindole (دابي) من 1 ميكروغرام / مل، والحفاظ على الجليد وفي الظلام.
  4. وصمة عار على النوى عن طريق وضع قطعة النسيج الإنشائي لمدة 2-5 دقيقة في حل تلطيخ دابي. العمل على الجليد وفي الظلام (الشكل 1vii).
  5. تحقق من وجود إشارة مضان من تصاعد بسرعة الجزء المتعلق كوب المجهر وتغطية ذلك مع غطاء زجاجي. خلايا البشرة يجب أن تظهر مضان، في حين يجب على طبقات الخلايا الكامنة وراء ذلك.
  6. إذا كان تلطيخ ليست كافية، ووضع شريحة مرة أخرى في حل تلطيخ دابي لبعض دقائق إضافية.
  7. لوقف تلطيخ، تركيب شرائح في قطرة من الشطف عازلة على شريحة المجهر وغطاء مع غطاء زجاجي.
  8. استخدام المجهر مجهزة للأشعة فوق البنفسجية ومضان في التكبير 20X، مما يسمح لرؤية حول 1000 epidermخلايا القاعدة في مرة واحدة. انتقل في جميع أنحاء القطاع والبحث عن الأرقام التكاثري الإنقسامية (الطورية، طور الصعود، الطور النهائي، والانقسام السيتوبلازمي)، ولكن تجنب انقسام الخلايا التكويني للتطوير الثغور (الشكل 1viii) 9. تحديد حيث يقع الرقم الإنقسامية الأكثر البعيدة.
  9. تحديد طول النسيج الإنشائي من خلال قياس المسافة بين قاعدة ورقة ومعظم البشرة البعيدة الرقم الإنقسامية. استخدام البرمجيات صورة تحليل (على سبيل المثال، يماغيج) لقياس طول كامل من إطار الصورة.
    1. حساب عدد من الإطارات التي تغطي طول النسيج الإنشائي الكامل (من قاعدة ورقة إلى الرقم الإنقسامية الأكثر البعيدة) ومضاعفة هذا الرقم طول إطار واحد للحصول على طول النسيج الإنشائي الكامل (الشكل 1ix).

4. خلية الملف طول

  1. خذ القطعة التي يتم تخزينها في حامض اللبنيك (الخطوة 2.5) ووضعها بعناية على مقاعد البدلاء. قطع شرائح فيتها مشرط في 10 شرائح 1 سم كل (الشكل 1X).
  2. تركيب شرائح ورقة المتعاقبة على شريحة المجهر في قطرة صغيرة من حمض اللبنيك. تأكد من أن تواجه باستمرار إما متجه نحو المحور أو مجافي المحور حتى الجانب. من حيث المبدأ، ليس هناك تفضيل لجانب معين.
  3. استخدام المجهر مجهزة تدخل الفرق المقابل (DIC) البصريات لتحليل القطاعات، بدءا من قاعدة ورقة. قياس مع صورة برامج التحليل طول لا يقل عن 20 خلايا البشرة تكرار في ملفات المجاورة مباشرة إلى ملفات الثغور من أجل اختيار باستمرار نفس نوع من الخلايا.
    1. القيام بذلك في المواقف متباعدة بشكل متساو على طول كل من قطاعات (4 وظائف في القطاع تكفي)، وتأكد من أن أكتب موقف المقابلة لكل قياس في جميع أنحاء رقة (الشكل 1xi).
  4. تحديد متوسط ​​طول خلية في كل ملم على طول محور ورقة باستخدام المحلية متعدد الحدود تجانس صrocedure، نفذت في R-النصي (الشكل 1xii، الملف التكميلي 1).
    ملاحظة: يوفر البرنامج النصي R سلسلة من البيانات مع زيادة تجانس. كمية من التنعيم المطلوبة هو إجراء تعسفي إلى حد ما، وينبغي من الناحية المثالية إزالة مجرد ضجيج المحلي، ولكن لا تؤثر على منحنى العام. تأكد من استخدام نفس الكمية من تمهيد لجميع العينات في غضون تجربة واحدة.
  5. متوسط ​​طول خلية في كل موقف بين النباتات وحساب الخطأ المعياري لإنشاء ملف تعريف طول الخلية على طول محور ورقة.

5. حسابات الحركية المعلمات (انظر الملف التكميلي 2)

  1. حساب لير عن طريق أخذ التغير في طول الورقة بين اثنين من النقاط الزمنية المتعاقبة (على سبيل المثال، 24 ساعة، كما في الخطوة 1.3) وتقسيمه من قبل الفاصل الزمني.
  2. حساب طول منطقة نمو (L جي زد) المقابلة لالقاصي موقف من القاعدة حيث تصل الخلايا 95٪ من م على ناضجةطول ليرة لبنانية على طول الشخصي خلية مملس.
    1. خذ على كل موقف على مملس الشخصي طول الخلية 95٪ من متوسط جميع أطوال الخلية التالية هذا الموقف (الشكل 2).
    2. مقارنة أطوال خلية مملس (الخطوة 4.4) مع احتساب طول الخلية 95٪ في كل موقف. بدءا من قاعدة ورقة، وتنتهي منطقة النمو في موقف حيث يساوي طول الخلية الفعلي 95٪ من أطوال الخلية التالية (الشكل 2، وانظر التكميلية البيانات 2).

figure-protocol-1
الشكل 2: تحديد نهاية منطقة النمو النسيج الإنشائي: في الوضع المشار مع نجمة داود الحمراء، حجم الخلية الفعلي هو أصغر من 95٪ (الخط المنقط باللون الأحمر) من متوسط حجم الخلية من كل الخلايا التالية هذا الموقف (صلبة الأحمر خط). نهاية منطقة نمو (L جي زد؛ وأبان مع أبنجمة LUE) يقع فيها 95٪ (منقط الخط الأزرق) من متوسط ​​حجم الخلية من كل الخلايا التالية هذا الموقف (الخط الأزرق الصلبة) يساوي حجم الخلية الفعلي. منطقة تقسيم (D)، منطقة الاستطالة (E)، ومنطقة ناضجة (M). السهام متقطع تشير إلى التقارب بين حجم المحلي و 95٪ من متوسط الحجم على الجزء الأعلى من ورقة عند الانتقال من المواقف القاعدية إلى طرف ورقة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. حساب طول منطقة الاستطالة (L ايل) على أنها الفرق بين طول منطقة نمو (L جي زد) وحجم النسيج الإنشائي (L مير. تحديدها في الخطوة 3).
  2. حساب طول خلية ناضجة (ل حصيرة)، ومتوسط طول الخلية في منطقة ناضجة.
  3. تقسيم لير التي كتبها l حصيرة للحصول علىمعدل إنتاج خلايا (P).
  4. حساب عدد الخلايا في منطقة الاستطالة (N ايل) بالفرق بين N جي زد وN مير. عدد الخلايا في النسيج الإنشائي (N مير) يساوي العدد التراكمي للخلايا الموجودة في فترات المقابلة لالنسيج الإنشائي. عدد الخلايا في منطقة نمو (N جي زد) يساوي العدد التراكمي للخلايا الموجودة في فترات المقابلة لمنطقة النمو.
  5. حساب متوسط معدل انقسام الخلايا (D) كما P / N مير. مدة دورة الخلية (T ج) تساوي قانون الجنسية (2) / د.
  6. حساب الوقت في منطقة الاستطالة (T ايل) بقسمة N شرم بواسطة P. الوقت في منطقة تقسيم يساوي سجل 2 (N مير) * T ج. طول الخلايا وترك النسيج الإنشائي (ل شعبة)يساوي طول خلية من التشكيل الجانبي طول الخلية مملس في نهاية النسيج الإنشائي.
  7. حساب متوسط معدل التوسع الخلية (R ايل) باستخدام الصيغة التالية: قانون الجنسية (ل حصيرة) -ln (ل شعبة)] / T ايل.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، وتبين لنا المقارنة بين النباتات المروية جيدا (تحكم، و 54٪ المحتوى المائي للتربة، (SWC)) والنباتات تتعرض لظروف إجهاد الجفاف (الجفاف، و 34٪ SWC) من حيث النمو ورقة بها. وقد نمت جميع النباتات في غرفة النمو في ظل الظروف التي تسيطر عليها (16 ساعة يوم / ليلة 8 ساعة، 25 ° C / 18 ° C يوم / ليلة، 300-400 μEm -2 ثانية -1 الضوئي إشعاع نشط (PAR)، وظروف الجفاف أنشئت عن طريق حجب المياه حتى تم التوصل إلى SWC الصحيحة ومن ثم الحفاظ أبعد من...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحليل الحركية الكاملة على أوراق الذرة يمكن تحديد الأساس الخلوي للنمو الأوراق ويسمح لتصميم استراتيجيات أخذ العينات فعالة. على الرغم من أن البروتوكول هو بسيط نسبيا، ينصح بعض الحذر في الخطوات الهامة التالية: (1) من المهم لفصل الأصغر سنا، ويترك المغلقة (خطوة 2.3) دون الإضرار النسيج الإنشائي، منذ تقرير طول النسيج الإنشائي (الخطوة 3) يتطلب كاملة النسيج الإنشائي ليكون حاضرا. بعض الممارسات مسبقا قد تكون هناك حاجة. (2) ويستند بارضي تقرير مطول على تفسير من الشخصيات الإنقسامية. ولذلك، فإننا ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب تعلن أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من قبل زمالة الدكتوراه من جامعة أنتويرب إلى VA. زمالة الدكتوراه من مؤسسة العلوم الفلمنكية (FWO، 11ZI916N) إلى KS. منح المشاريع من FWO (G0D0514N)؛ منحة بحثية النشاط البحثي متضافرة (غوا)، "علم الأحياء ونظم النهج من ورقة التشكل" من مجلس البحوث في جامعة أنتويرب. وبين الجامعات الجذب البولنديين (IUAP السابع / 29، MARS)، "الذرة ونبات الأرابيدوبسيس الجذر واطلاق النار على النمو" من المكتب البلجيكي الاتحادي العلوم السياسة (BELSPO) إلى GTSB هان Asard، Bulelani L. Sizani وحمادة عبد الجواد عن ساهمت في الفيديو .

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
الأوانيأيأي نستخدمالأواني بالتدابير التالية ، ولكن يمكن أن تكون مختلفة اعتمادا على العلاج / الدراسة: القطر السفلي: 11 سم ، قطر الفتح: 15 سم ، الارتفاع: 12 سم. نزرع نبتة ذرة واحدة لكل وعاء.
زرع الركيزةأيأينستخدمها وسط تأصيص (جيفي ، هولندا) ، ولكن يمكن استخدام ركائز أخرى ، اعتمادا على العلاج / الدراسة.
المسطرةأيأيمسطرة تمديد تغطي 1.5 متر على الأقل مطلوبة لقياس طول الورقة النهائي للنباتات.
البذوريمكن طلب أيNAمن المربي.
مشرطأيأييستخدم المشرط أثناء حصاد الأوراق لفصل الورقة محل الاهتمام عن الأوراق المحيطة بها وبعد الحصاد مباشرة لقطع عينة مناسبة لقياسات طول الخلية وطول النسيج الإنشائي
15 مل أنابيب الصقرأيأيتستخدم أنابيب الصقر سعة 15 مل لتخزين العينات المستخدمة لقياسات طول الخلية أثناء إزالة العينات باستخدام الإيثانول المطلق وحمض اللاكتيك.
أنابيب Eppendorf أيأيأنابيب eppendorf تستخدم لتخزين العينات المستخدمة لقياسات طول النسيج الإنشائي في محلول الإيثانول: حمض الأسيتيك 3: 1 (v: v).
قفازاتأيقفازات لاتكس ، والتي تحمي من الكواشف المسببة للتآكل.
حمض الخليكأيأيتحذير: تآكل للمعادن, الفئة 1 تآكل الجلد, الفئات 1A,1B,1C تلف خطير في العين, الفئة 1; السوائل القابلة للاشتعال ، الفئات 1،2،3
الإيثانول المطلقأيتحذير: خطير في حالة ملامسة الجلد (مهيج) ، ملامسة العين (مهيج) ، الاستنشاق. خطورة قليلا في حالة ملامسة الجلد (المخترق), من ابتلاع
حمض اللاكتيك  >98٪أيأي تحذير: تآكل للمعادن, الفئة 1 تآكل الجلد, الفئات 1A,1B,1C تلف خطير في العين, كلوريد الصوديوم من الفئة 1
(NaCl)أيأي
حمض إيثيلين ديامين تترا أسيتيك (EDTA)أيأيتحذير: سمية حادة (عن طريق الفم ، الجلد ، الاستنشاق) ، الفئة 4 تهيج الجلد ، الفئة 2 تهيج العين ، الفئة 2 حساسية الجلد ، الفئة 1 سمية العضو المستهدف المحدد – التعرض الفردي ، الفئة 3
تريس (هيدروكسي ميثيل) أمينوميثان هيدروكلوريد (تريس-حمض الهيدروكلوريد) أيأي يمكنأن تكون هذه المادة مهيجة ، يجب تجنب ملامسة العينين والجلد. قد يكون استنشاق الغبار مزعجا للجهاز التنفسي.
4 & prime ؛ 6-diamidine-2 & prime ؛ -phenylindole dihydrochloride (DAPI) أيمسبار ربط أخدود فلوري ثانوي قابل للاختراق للخلية للحمض النووي. يسبب تهيج الجلد. قد يسبب رد فعل تحسسي للجلد. قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي.
الجليدأيNAيجب أن يبقى حل DAPI على الجليد.
المجهر الفلوريAxioScope A1 أو Axiocam ICm1 من Zeiss أو غيرهايمكن استخدام أي مجهر فلوري لتحديد طول النسيج الإنشائي
شريحة مجهريةأيغطاء
زجاجيأي
مطلوبة لفتح ورقة الذرة المدرفلة مباشرة بعد الحصاد من أجل قطع عينة مناسبة لطول الخلية وقياسات طول النسيج الإنشائي
برنامج تحليل الصورAxiovision (الإصدار 4.8) من ZeissNAيمكن تنزيل البرنامج على: http://www.zeiss.com/microscopy/en_de/downloads/axiovision.html. يمكن أيضا استخدام برامج أخرى مثل ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/).
مجهر مجهز ب DICAxioScope A1 أو Axiocam ICm1 من Zeiss أو غيرهااستخدام أي مجهر مجهز بتباين التداخل التفاضلي (DIC) لقياس أطوال الخلايا.
R التحليل الإحصائي البرمجياتR Foundation for Statistical ComputingNAمفتوح المصدر; يمكن تنزيلها على البرنامج
النصي https://www.r-project.org/ RNANA نحن نستخدم وظيفة تجانس النواة locpoly لحزمة Kern Smooth (Wand MP ، Jones MC. & nbsp ؛ تنعيم النواة: تشابمان & أمبير Hall/CRC (1995)). البرنامج النصي متاح لنظامي التشغيل Mac و Windows عند الاستفسار من المؤلف المقابل.
بذور ملاقط يمكن

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fiorani, F., Beemster, G. T. S. Quantitative analyses of cell division in plants. Plant Mol. Biol. 60, 963-979 (2006).
  2. Silk, W. K., Erickson, R. O. Kinematics of Plant-Growth. J. Theor. Biol. 76, 481-501 (1979).
  3. Rymen, B., Coppens, F., Dhondt, S., Fiorani, F., Beemster, G. T. S. Kinematic Analysis of Cell Division and Expansion. Plant Developmental Biology. Hennig, L., Köhler, C. , Chapter 14 (2010).
  4. Avramova, V., Sprangers, K., Beemster, G. T. S. The Maize Leaf: Another Perspective on Growth Regulation. Trends Plant Sci. 20, 787-797 (2015).
  5. Rymen, B., et al. Cold nights impair leaf growth and cell cycle progression in maize through transcriptional changes of cell cycle genes. Plant Physiol. 143, 1429-1438 (2007).
  6. Muller, B., Reymond, M., Tardieu, F. The elongation rate at the base of a maize leaf shows an invariant pattern during both the steady-state elongation and the establishment of the elongation zone. J. Exp. Bot. 52, 1259-1268 (2001).
  7. Beemster, G. T. S., Masle, J., Williamson, R. E., Farquhar, G. D. Effects of soil resistance to root penetration on leaf expansion in wheat (Triticum aestivum L): Kinematic analysis of leaf elongation. J. Exp. Bot. 47, 1663-1678 (1996).
  8. Bernstein, N., Silk, W. K., Lauchli, A. Growth and Development of Sorghum Leaves under Conditions of Nacl Stress - Spatial and Temporal Aspects of Leaf Growth-Inhibition. Planta. 191, 433-439 (1993).
  9. Sylvester, A. W., Smith, L. G. Cell Biology of Maize Leaf Development. Handbook of maize: It's Biology. Bennetzen, J. L., Hake, S. C. , Springer. NY. (2009).
  10. Nelissen, H., et al. A Local Maximum in Gibberellin Levels Regulates Maize Leaf Growth by Spatial Control of Cell Division. Curr. Biol. 22, 1183-1187 (2012).
  11. Avramova, V., et al. Drought Induces Distinct Growth Response, Protection, and Recovery Mechanisms in the Maize Leaf Growth Zone. Plant Physiol. 169, 1382-1396 (2015).
  12. Picaud, J. C., et al. Total malondialdehyde (MDA) concentrations as a marker of lipid peroxidation in all-in-one parenteral nutrition admixtures (APA) used in newborn infants. Pediatr. Res. 53, 406(2003).
  13. Basu, P., Pal, A., Lynch, J. P., Brown, K. M. A novel image-analysis technique for kinematic study of growth and curvature. Plant Physiol. 145, 305-316 (2007).
  14. Vander Weele, C. M., et al. A new algorithm for computational image analysis of deformable motion at high spatial and temporal resolution applied to root growth. Roughly uniform elongation in the meristem and also, after an abrupt acceleration, in the elongation zone. Plant Physiol. 132, 1138-1148 (2003).
  15. Nelissen, H., Rymen, B., Coppens, F., Dhondt, S., Fiorani, F., Beemster, G. T. S. Plant Organogenesis. DeSmet, I. , Chapter 17 (2013).
  16. Ben-Haj-Salah, H., Tardieu, F. Temperature Affects Expansion Rate of Maize Leaves without Change in Spatial-Distribution of Cell Length - Analysis of the Coordination between Cell-Division and Cell Expansion. Plant Physiol. 109, 861-870 (1995).
  17. Fiorani, F., Beemster, G. T. S., Bultynck, L., Lambers, H. Can meristematic activity determine variation in leaf size and elongation rate among four Poa species? A kinematic study. Plant Physiol. 124, 845-855 (2000).
  18. Pettko-Szandtner, A., et al. Core cell cycle regulatory genes in rice and their expression profiles across the growth zone of the leaf. J. Plant Res. 128, 953-974 (2015).
  19. Poorter, H., Remkes, C. Leaf-Area Ratio and Net Assimilation Rate of 24 Wild-Species Differing in Relative Growth-Rate. Oecologia. 83, 553-559 (1990).
  20. Macadam, J. W., Volenec, J. J., Nelson, C. J. Effects of Nitrogen on Mesophyll Cell-Division and Epidermal-Cell Elongation in Tall Fescue Leaf Blades. Plant Physiol. 89, 549-556 (1989).
  21. Tardieu, F., Granier, C. Quantitative analysis of cell division in leaves: methods, developmental patterns and effects of environmental conditions. Plant Mol. Biol. 43, 555-567 (2000).
  22. Bernstein, N., Silk, W. K., Lauchli, A. Growth and Development of Sorghum Leaves under Conditions of Nacl Stress - Possible Role of Some Mineral Elements in Growth-Inhibition. Planta. 196, 699-705 (1995).
  23. Erickson, R. O., Sax, K. B. Rates of Cell-Division and Cell Elongation in the Growth of the Primary Root of Zea-Mays. P. Am. Philos. Soc. 100, 499-514 (1956).
  24. Beemster, G. T. S., Baskin, T. I. Analysis of cell division and elongation underlying the developmental acceleration of root growth in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 116, 1515-1526 (1998).
  25. Goodwin, R. H., Stepka, W. Growth and differentiation in the root tip of Phleum pratense. Am. J. Bot. 32, 36-46 (1945).
  26. Hejnowicz, Z. Growth and Cell Division in the Apical Meristem of Wheat Roots. Physiologia Plantarum. 12, 124-138 (1959).
  27. Gandar, P. W. Growth in Root Apices .1. The Kinematic Description of Growth. Bot. Gaz. 144, 1-10 (1983).
  28. Baskin, T. I., Cork, A., Williamson, R. E., Gorst, J. R. Stunted-Plant-1, a Gene Required for Expansion in Rapidly Elongating but Not in Dividing Cells and Mediating Root-Growth Responses to Applied Cytokinin. Plant Physiol. 107, 233-243 (1995).
  29. Sacks, M. M., Silk, W. K., Burman, P. Effect of water stress on cortical cell division rates within the apical meristem of primary roots of maize. Plant Physiol. 114, 519-527 (1997).
  30. Granier, C., Tardieu, F. Spatial and temporal analyses of expansion and cell cycle in sunflower leaves - A common pattern of development for all zones of a leaf and different leaves of a plant. Plant Physiol. 116, 991-1001 (1998).
  31. De Veylder, L., et al. Functional analysis of cyclin-dependent kinase inhibitors of Arabidopsis. Plant Cell. 13, 1653-1667 (2001).
  32. Kwiatkowska, D. Surface growth at the reproductive shoot apex of Arabidopsis thaliana pin-formed 1 and wild type. J. Exp. Bot. 55, 1021-1032 (2004).
  33. Kutschmar, A., et al. PSK-alpha promotes root growth in Arabidopsis. New Phytol. 181, 820-831 (2009).
  34. Vanneste, S., et al. Plant CYCA2s are G2/M regulators that are transcriptionally repressed during differentiation. Embo J. 30, 3430-3441 (2011).
  35. Eloy, N. B., et al. Functional Analysis of the anaphase-Promoting Complex Subunit 10. Plant J. 68, 553-563 (2011).
  36. Eloy, N. B., et al. SAMBA, a plant-specific anaphase-promoting complex/cyclosome regulator is involved in early development and A-type cyclin stabilization. P. Natl. Acad. Sci. USA. 109, 13853-13858 (2012).
  37. Dhondt, S., et al. SHORT-ROOT and SCARECROW Regulate Leaf Growth in Arabidopsis by Stimulating S-Phase Progression of the Cell Cycle. Plant Physiol. 154, 1183-1195 (2010).
  38. Baute, J., et al. Correlation analysis of the transcriptome of growing leaves with mature leaf parameters in a maize RIL population. Genome Biol. 16, (2015).
  39. Andriankaja, M., et al. Exit from Proliferation during Leaf Development in Arabidopsis thaliana: A Not-So-Gradual Process. Dev. Cell. 22, 64-78 (2012).
  40. Beemster, G. T. S., et al. Genome-wide analysis of gene expression profiles associated with cell cycle transitions in growing organs of Arabidopsis. Plant Physiol. 138, 734-743 (2005).
  41. Spollen, W. G., et al. Spatial distribution of transcript changes in the maize primary root elongation zone at low water potential. Bmc Plant Biol. 8, (2008).
  42. Candaele, J., et al. Differential Methylation during Maize Leaf Growth Targets Developmentally Regulated Genes. Plant Physiol. 164, 1350-1364 (2014).
  43. West, G., Inze, D., Beemster, G. T. S. Cell cycle modulation in the response of the primary root of Arabidopsis to salt stress. Plant Physiol. 135, 1050-1058 (2004).
  44. Zhang, Z., Voothuluru, P., Yamaguchi, M., Sharp, R. E., Peck, S. C. Developmental distribution of the plasma membrane-enriched proteome in the maize primary root growth zone. Front. Plant Sci. 4, (2013).
  45. Bonhomme, L., Valot, B., Tardieu, F., Zivy, M. Phosphoproteome Dynamics Upon Changes in Plant Water Status Reveal Early Events Associated With Rapid Growth Adjustment in Maize Leaves. Mol. Cell Proteomics. 11, 957-972 (2012).
  46. Schnyder, H., Nelson, C. J. Growth-Rates and Assimilate Partitioning in the Elongation Zone of Tall Fescue Leaf Blades at High and Low Irradiance. Plant Physiol. 90, 1201-1206 (1989).
  47. Schnyder, H., Nelson, C. J., Spollen, W. G. Diurnal Growth of Tall Fescue Leaf Blades .2. Dry-Matter Partitioning and Carbohydrate-Metabolism in the Elongation Zone and Adjacent Expanded Tissue. Plant Physiol. 86, 1077-1083 (1988).
  48. Schnyder, H., Nelson, C. J. Growth-Rates and Carbohydrate Fluxes within the Elongation Zone of Tall Fescue Leaf Blades. Plant Physiol. 85, 548-553 (1987).
  49. Vassey, T. L., Shnyder, H. S., Spollen, W. G., Nelson, C. J. Cellular Characterisation and Fructan Profiles in Expanding Tall Fescue. Curr. T. Pl. B. 4, 227-229 (1985).
  50. Allard, G., Nelson, C. J. Photosynthate Partitioning in Basal Zones of Tall Fescue Leaf Blades. Plant Physiol. 95, 663-668 (1991).
  51. Spollen, W. G., Nelson, C. J. Response of Fructan to Water-Deficit in Growing Leaves of Tall Fescue. Plant Physiol. 106, 329-336 (1994).
  52. Volenec, J. J., Nelson, C. J. Carbohydrate-Metabolism in Leaf Meristems of Tall Fescue .1. Relationship to Genetically Altered Leaf Elongation Rates. Plant Physiol. 74, 590-594 (1984).
  53. Volenec, J. J., Nelson, C. J. Carbohydrate-Metabolism in Leaf Meristems of Tall Fescue .2. Relationship to Leaf Elongation Rates Modified by Nitrogen-Fertilization. Plant Physiol. 74, 595-600 (1984).
  54. Silk, W. K., Walker, R. C., Labavitch, J. Uronide Deposition Rates in the Primary Root of Zea-Mays. Plant Physiol. 74, 721-726 (1984).
  55. Granier, C., Inze, D., Tardieu, F. Spatial distribution of cell division rate can be deduced from that of p34(cdc2) kinase activity in maize leaves grown at contrasting temperatures and soil water conditions. Plant Physiol. 124, 1393-1402 (2000).
  56. Voothuluru, P., Sharp, R. E. Apoplastic hydrogen peroxide in the growth zone of the maize primary root under water stress.1. Increased levels are specific to the apical region of growth maintenance. J. Exp. Bot. 64, 1223-1233 (2012).
  57. Wu, Y. J., Jeong, B. R., Fry, S. C., Boyer, J. S. Change in XET activities, cell wall extensibility and hypocotyl elongation of soybean seedlings at low water potential. Planta. 220, 593-601 (2005).
  58. Macadam, J. W., Nelson, C. J., Sharp, R. E. Peroxidase-Activity in the Leaf Elongation Zone of Tall Fescue .1. Spatial-Distribution of Ionically Bound Peroxidase-Activity in Genotypes Differing in Length of the Elongation Zone. Plant Physiol. 99, 872-878 (1992).
  59. Macadam, J. W., Sharp, R. E., Nelson, C. J. Peroxidase-Activity in the Leaf Elongation Zone of Tall Fescue .2. Spatial-Distribution of Apoplastic Peroxidase-Activity in Genotypes Differing in Length of the Elongation Zone. Plant Physiol. 99, 879-885 (1992).
  60. Beemster, G. T. S., De Vusser, K., De Tavernier, E., De Bock, K., Inze, D. Variation in growth rate between Arabidopsis ecotypes is correlated with cell division and A-type cyclin-dependent kinase activity. Plant Physiol. 129, 854-864 (2002).
  61. Kavanova, M., Lattanzi, F. A., Schnyder, H. Nitrogen deficiency inhibits leaf blade growth in Lolium perenne by increasing cell cycle duration and decreasing mitotic and post-mitotic growth rates. Plant Cell Environ. 31, 727-737 (2008).
  62. Macadam, J. W., Nelson, C. J. Secondary cell wall deposition causes radial growth of fibre cells in the maturation zone of elongating tall fescue leaf blades. Ann. Bot-London. 89, 89-96 (2002).
  63. Schnyder, H., Nelson, C. J. Diurnal Growth of Tall Fescue Leaf Blades .1. Spatial-Distribution of Growth, Deposition of Water, and Assimilate Import in the Elongation Zone. Plant Physiol. 86, 1070-1076 (1988).
  64. Gastal, F., Nelson, C. J. Nitrogen Use within the Growing Leaf Blade of Tall Fescue. Plant Physiol. 105, 191-197 (1994).
  65. Vanvolkenburgh, E., Boyer, J. S. Inhibitory Effects of Water Deficit on Maize Leaf Elongation. Plant Physiol. 77, 190-194 (1985).
  66. Silk, W. K., Hsiao, T. C., Diedenhofen, U., Matson, C. Spatial Distributions of Potassium, Solutes, and Their Deposition Rates in the Growth Zone of the Primary Corn Root. Plant Physiol. 82, 853-858 (1986).
  67. Meiri, A., Silk, W. K., Lauchli, A. Growth and Deposition of Inorganic Nutrient Elements in Developing Leaves of Zea-Mays L. Plant Physiol. 99, 972-978 (1992).
  68. Neves-Piestun, B. G., Bernstein, N. Salinity-induced inhibition of leaf elongation in maize is not mediated by changes in cell wall acidification capacity. Plant Physiol. 125, 1419-1428 (2001).
  69. Bouchabke, O., Tardieu, F., Simonneau, T. Leaf growth and turgor in growing cells of maize (Zea mays L.) respond to evaporative demand under moderate irrigation but not in water-saturated soil. Plant Cell Environ. 29, 1138-1148 (2006).
  70. Westgate, M. E., Boyer, J. S. Transpiration-Induced and Growth-Induced Water Potentials in Maize. Plant Physiol. 74, 882-889 (1984).
  71. Horiguchi, G., Gonzalez, N., Beemster, G. T. S., Inze, D., Tsukaya, H. Impact of segmental chromosomal duplications on leaf size in the grandifolia-D mutants of Arabidopsis thaliana. Plant J. 60, 122-133 (2009).
  72. Fleury, D., et al. The Arabidopsis thaliana homolog of yeast BRE1 has a function in cell cycle regulation during early leaf and root growth. Plant Cell. 19, 417-432 (2007).
  73. Vlieghe, K., et al. The DP-E2F-like gene DEL1 controls the endocycle in Arabidopsis thaliana. Curr. Biol. 15, 59-63 (2005).
  74. Boudolf, V., et al. The plant-specific cyclin-dependent kinase CDKB1;1 and transcription factor E2Fa-DPa control the balance of mitotically dividing and endoreduplicating cells in Arabidopsis. Plant Cell. 16, 2683-2692 (2004).
  75. Baskin, T. I., Beemster, G. T. S., Judy-March, J. E., Marga, F. Disorganization of cortical microtubules stimulates tangential expansion and reduces the uniformity of cellulose microfibril alignment among cells in the root of Arabidopsis. Plant Physiol. 135, 2279-2290 (2004).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Cell DivisionCell ExpansionKinematic AnalysisMaize LeafMeristem LengthDAPI StainDIC MicroscopyCell Length ProfileDevelopmental ZonesGrowth Zone

Related Articles