Method Article

بروتوكول شاشة إشارة متحولة لتوفير العمالة وتكرارها لدراسة الثيغمومورفولوجينيس لمصنع نموذجي أرابيدوبسيس ثاليانا

DOI:

10.3791/59392

⸱

August 6th, 2019

 ,  ,  ,  , 
1Division of Life Science, Energy Institute, Institute for the Environment, The Hong Kong University of Science and Technology, 2Shenzhen Research Institute, The Hong Kong University of Science and Technology

In This Article

Summary

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

تم بناء آلة تحميل لطيفة تعمل باللمس من فرش الشعر البشري والأسلحة الروبوتية ووحدة تحكم. يتم دفع فرش الشعر بواسطة الأسلحة الروبوتية المثبتة على الجهاز وتتحرك بشكل دوري لتطبيق قوة اللمس على النباتات. قوة اللمسات الشعر يحركها آلة مماثلة لتلك التي من اللمسات المطبقة يدويا.

Abstract

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

النباتات التي تستجيب لكل من التحفيز اتّصال آليّ داخل أو خارج خلويّة (أو قوة إشارات) ويطوّر تغيرات خاصّة مورفولوجيّة, يدعى [ثيوغممورفولوجنسس]. في العقود الماضية، تم تحديد العديد من مكونات الإشارة والإبلاغ عن مشاركتها في الميكانوترانسدوكأيشن (على سبيل المثال، البروتينات الملزمة بأيون اتون الكالسيوم وإنزيمات التركيب الحيوي لحمض الجاسمونيك). ومع ذلك، فإن بطء نسبيا وتيرة البحوث في دراسة إشارات القوة أو التكومورفولوجيا تعزى إلى حد كبير إلى سببين: شرط الحث البشري التملّق باليد من الحث على الثيغمومورفوجينية وأخطاء قوة القوة المرتبطة بلمسة يد الناس. لتعزيز كفاءة تحميل القوة الخارجية على كائن نباتي، تم بناء آلة تحميل تلقائية تعمل باللمس. توفر هذه اللمسات الروبوتية لفرشاة الشعر التي تعمل بالذراع محاكاة تعمل باللمس قابلة للتكرار بسهولة، وجولات غير محدودة من التكرار باللمس وقوة اللمس القابلة للتعديل. ويمكن استخدام هذا الشعر قوة اللمس آلة التحميل لكل من فحص على نطاق واسع من المسوخ إشارة قوة اللمس ودراسة الفينوميكس من النباتات thigmomorphogenesis. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استبدال المواد التي تعمل باللمس مثل شعر الإنسان، مع مواد طبيعية أخرى مثل الشعر الحيواني، وخيوط الحرير وألياف القطن. ويمكن تجهيز الأسلحة المتحركة الآلي على الجهاز مع فوهات رش المياه والمنافيخ الهواء لتقليد القوى الطبيعية لقطرات المطر والرياح، على التوالي. باستخدام هذا الشعر التلقائي تعمل باللمس قوة آلة التحميل في تركيبة مع لمس مسحة القطن التي يتم تنفيذها يدويا، قمنا بالتحقيق في استجابة اللمس من اثنين من المسوخ إشارة القوة، MAP KINASE KINASE 1 (MKK1) وMKK2 النباتات . قيّمت ال [فينومس] من ال [تووش-فورس] يحمّل وحشيّة نوع معامل واثنان مسوخ كان إحصائيّا. وقد أظهرت اختلافات كبيرة في الاستجابة اللمسية.

Introduction

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

مصنع thigmomorphogenes is هو المصطلح الذي صاغه جاف، MJ في عام 19731. بل هو التروبيسم النبات ولكن مختلفة عن فوتوتروبيسم المعروفة أو الجاذبية الناجمة عن محفزات أشعة الشمس أو الجاذبية2،3. وهو يصف التعديلات phenotypic المرتبطة التحفيز الميكانيكي الدوري، والتي لوحظت في كثير من الأحيان من قبل علماء النبات في أوقات سابقة4،5. قطرات المطر، والرياح، والنباتات، واللمسات الحيوانية والبشرية، وحتى لدغات الحيوانات، وتعتبر جميعها أنواع مختلفة من المحفزات المشانو التي تؤدي إلى قوة الإشارات في النباتات4،5. خصائص النباتات thigmomorphogenesis تشمل تأخير الاغلاق، والجذعية أقصر، أصغر وردية / ورقة حجم فيالنباتات العشبية، والجذعية سمكا في النباتات الخشبية 6،7،8. هذا هو على عكس استجابة thigmonastic أو thigmotropic غالبا ما توجد في نبات الميموزا أو غيرها من الكروم الحساسة الميكانو، حيث هذه الاستجابات التي تعمل باللمس السريع من الأسهل أن يلاحظ1،9،10. من ناحية أخرى، من الصعب نسبياً ملاحظة التكوّن من الثيوغموبومورفو بسبب استجابته البطيئة للنمو. عادة ما يلاحظ تكوين الثيوغمومورفو بعد أسابيع أو حتى سنوات من التحفيز المستمر لتحميل القوة. هذه الطبيعة الفريدة من استجابة لمسة النبات يجعل من الصعب إجراء شاشة وراثية إلى الأمام باستخدام تحفيز اللمس اليدوي البشري لعزل المتحولين المقاومين للقوة التي تعمل باللمس بطريقة قوية.

لتوضيح مسارات نقل إشارة القوة والآليات الجزيئية الكامنة وراء التكومورمورجينيسيس6،11، وقد أجريت التجارب البيولوجية الجزيئية والخلوية فيالماضي 6، 12،13،14. وقد اقترحت هذه الدراسات أن مستقبلات إشارة قوة النبات تتكون أساسا من قنوات أيون mechanosensitive (MSC) ومجمعات MSC المربوطة تتألف من مجمعات متعددة من البروتينات التي تمتد الغشاء11،14 , 15.السيتوبلازمية كا2+ ارتفاع عابر ولدت في غضون ثوان من لمسة أولية. الرياح، المطر، أو تحفيز الجاذبية قد تتفاعل مع أجهزة استشعار الكالسيوم المصب لنقل إشارات القوة إلى الأحداث النووية14،16،17،18. بالإضافة إلى الدراسات الجزيئية والخلوية، وجدت الشاشة الوراثية إلى الأمام مع لمس إصبع يدوي للنباتات أن الهرمونات النباتية والأيض الثانوي تشارك في التعبير الجيني الذي يترتب على ذلك اللمس (TCH) بعد لمس قوة التحميل13،19. على سبيل المثال، تم تحديد aos وopr320 متحولين حتى الآن من الدراسات الوراثية. ومع ذلك، فإن المشكلة الرئيسية المرتبطة بتطبيق علم الوراثة إلى الأمام في دراسة علم الجينات الثيغمومورفوجينية لا تزال العمل المكثف المطلوب لتكميم مستوى الاستجابة باللمس ولمس عدد كبير من السكان من المتحولين وراثيا النباتات الفردية. المسألة التي تستغرق وقتا طويلا لا تزال قائمة أيضا في اليد لمس القائم على شاشة متحولة14،20. على سبيل المثال، لإكمال جولة واحدة من التحفيز قوة اللمس، يحتاج الشخص إلى لمس 30-60 مرة (لمسة واحدة في الثانية) على مصنع فردي. من أجل الحصول على عدد كاف من النباتات لتحليل النمط الظاهري الإحصائي، هناك حاجة عادة إلى 20-50 من النباتات الفردية من نفس النمط الجيني لعملية تحميل قوة اللمس. يعني نظام تحميل قوة اللمس هذا أن الشخص يحتاج إلى إجراء 600-3000 لمسة على النمط الجيني واحد من الخيارات. هذا النوع من اللمس عادة ما يحتاج إلى تكرار 3 إلى 5 جولات في اليوم، وهو ما يعادل ما يقرب من 1800-15،000 الاصبع أو القطن مسحة اللمسات في اليوم الواحد لكل النمط الجيني من النباتات. وعادة ما يطلب من شخص مدرب تدريبا جيدا للحفاظ على قوة وقوة اللمسات المتعددة ضمن نطاق مرغوب فيه طوال العديد من جولات التكرار في يوم واحد لتجنب التباين الكبير في القوة والقوة. كما هو معروف جيدا أن التكومورفو التكوين هو عملية saturable والجرعة تعتمدعلى 6،21، قوة اللمس / قوة يصبح حاسما للنجاح في إثارة استجابة اللمس من النبات.

لإزالة تحميل قوة اللمس التي تعتمد على الشخص والحفاظ على التطبيق الميكانيكي ضمن نطاق خطأ مقبول14،لذلك قمنا بتصميم آلة تحميل التلقائي قوة اللمس لتحل محل اللمسات التي يتم التلاعب بها باليد. الجهاز لديه 4 الأسلحة المتحركة بنيت، وقد تم تجهيز كل منها مع فرشاة شعر الإنسان واحد. ويسمى هذا الإصدار نموذج K1 لتحديد ميزة من الشعر البشري تعمل باللمس قوة التحميل. إذا تم قياس 4 أنماط جينية كمياً لنشأة الثيغمومورفو أو الاستجابة باللمس تحت آلة واحدة، يمكن قياس 40-48 فردًا لكل نمط جيني. تستمر كل جولة من التكرار باللمس (أقل من 60 مرة من اللمس لكل مصنع) أقل من 5 دقائق باستخدام ذراع روبوتية قابلة للتعديل بسرعة متحركة. وهكذا، يمكن تحفيز النباتات على آلة اللمس K1 النموذجية ميكانيكيا لجولات متعددة في اليوم إما مع تحميل قوة اللمس المستمر أو مستويات مختلفة من نقاط القوة كما هو مبرمج في البداية.

لذلك تم اختيار أرابيدوبسي ثاليانا،وهو كائن نباتي نموذجي، كنوع من النباتات المستهدفة لاختبار تطبيق آلة تحميل اللمس التلقائي بالكامل للشعر. لأن هناك العديد من البنوك البذور الكبيرة المتاحة لاسترداد الجراثيم المختلفة من المسوخ وحجم المزهرة، Arabidopsis يناسب بشكل جيد إلى المساحة المتاحة في الجرف النمو شنت مع نموذج K1 آلة اللمس.

يتكون الجهاز الآلي للمس طراز K1 من ثلاثة مكونات رئيسية: (1) رف معدني على شكل حرف H يتكون من اثنين من المحركات الخطية التي يقودها الحزام، (2) الأسلحة المعدنية الروبوتية المجهزة بفرش الشعر، و (3) وحدة تحكم. لآلة لمس نموذج K1 مخصصة، كل وحدة محور X / Y يتكون من واحد حزام يحركها دليل السكك الحديدية، وكتل الشرائح اثنين (الأحمر) ومحرك واحد 57 السائر (مثبتة مسبقا وقابلة للفك) (الشكل1A،B). يسمح المحرك الأفقي العلوي للذراع المعدنية الروبوتية بالتحرك أفقياً ويساراً، ويسمح المحرك الخطي ذو الحزام العمودي السفلي بتحريك الذراع المعدنية الروبوتية صعوداً وهبوطاً رأسياً (الشكل1B، الشكل 2A) ). تم تركيب أربعة أذرع روبوتية قابلة للفك على الموضع العمودي (الشكل1C، الشكل 2B). وكانت أربع فرش شعر الإنسان ملزمة إلى أربعة الأسلحة الروبوتية، على التوالي (الشكل1C، الشكل 2باء). يتم وضع علامة على جميع الأجزاء الميكانيكية لبناء آلة اللمس K1 النموذجية بخط غامق أدناه في الشكل 1C (انظر أيضًا جدول المواد).

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

Protocol

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

1. إعداد البذور

ملاحظة: تم شراء بذور أرابيدوبسي من كل من النوع البري(Col-0)وكذلك mkk1 و mkk2 فقدان وظيفة المسوخ المستخدمة من مركز الموارد البيولوجية Arabidopsis (ABRC، https://www.arabidopsis.org، كولومبوس، OH).

  1. حساب عدد الأفراد النباتية من كل النمط الجيني سيتم استخدامها لتحليل إحصائي موثوق بها. إعداد عدد كاف من البذور على أساس معدل الإنبات من كل خط، وعادة 4-5 مرات أكثر مما هو مطلوب لتجربة. ضمان عدد كاف من النباتات الصحية وموحدة الحجم يمكن استخدامها لفحص استجابة اللمس. ووفقا لهذا البروتوكول، عادة ما تستخدم 300-500 بذور لكل نمط جيني لإنتاج 80-90 النباتات من حجم مماثل.
  2. تزج البذور في الماء البارد وتخزينها في 4 درجة مئوية (مغطاة رقائق الألومنيوم للحفاظ على في الظلام) لimbibition البذور. زرع البذور 5-7 أيام بعد imbibition.

2- نمو النبات

  1. حدد التربة المناسبة لنمو النبات (انظر جدولالمواد). تجنب كتل كبيرة ومزجها بشكل متجانس.
  2. إعداد 24 أكواب بلاستيكية: قدرة الاحتفاظ هي 207 مل وقطر الحافة العليا هو 7.4 سم.
  3. ملء هذه الأكواب البلاستيكية مع التربة المختلطة. السماح للتربة تتراكم ما يصل إلى 1-2 سم أعلى من حافة الكأس وتسطيح سطح التربة مكدسة بهدوء.
  4. نقل 24 أكواب في علبة بلاستيكية (21 بوصة × 10.8 بوصة × 2.5 بوصة) ووضع الدرج تحت حالة ضوء ثابت (انظر أدناه).
  5. أضف 2.5 لتر من الماء إلى كل صينية قبل ساعتين من بذر البذور. السماح للتربة لامتصاص المياه من الثقوب الموجودة في قيعان الكؤوس والانتظار لسطح التربة لإسقاط إلى مستوى حافة الكأس.
  6. زرع 3-4 بذور في بقعة واحدة، و 4 بقع موزعة بالتساوي داخل كوب.
  7. ضع غطاء بلاستيكي شفاف فوق كل صينية، ودع البذور تنبت لمدة أسبوع. ثم إزالة الغطاء والسماح للشتلات أن تنمو لمدة أسبوع آخر.
  8. إزالة النباتات اضافية عن طريق ترقق والحفاظ على 4 الأفراد النبات من حجم مماثل في كل كوب 9-10 أيام بعد بذر البذور.
  9. سقي النباتات مع 1.5 لتر من الماء كل يوم بعد أنت بمرحلة البذور.

3- حالة النمو

  1. تعيين درجة حرارة غرفة النمو في 23.5 ± 1.5 درجة مئوية، والرطوبة بين 35 و 45٪.
  2. تعيين شدة الضوء بين 180 و 240 μ=m-2∙s-1 (يقاس بمقياس الإشعاع للبحوث IL 1700, International Light)14. الإشعاع النشط التركيبي الضوئي هو من 90 إلى 120 درجة مئوية-2∙s-1.
  3. تعيين حالة الضوء لتكون ثابتة 24 ساعة.

4. بناء آلة تحميل قوة تعمل باللمس

ملاحظة: تم تصميم هذا الشعر الروبوتية تعمل باللمس قوة آلة التحميل (نموذج K1) لخدمة أغراض كل منقوة اللمس إشارة تحويلة الفرز وجيل الثيغمومورفوجينيسيس النبات (الشكل 1، الشكل2).

  1. وحدات ما قبل التثبيت (قابلة للفك، الشكل 1C)
    1. تثبيت اثنين من كتل الشريحة (I) ومحرك واحد 57 السائر (II) على محور X / Y دليل السكك الحديدية وحدة (III / V).
    2. قم بتثبيت كتلتين من الشرائح (I) على العارضة المساعدة لمحور X/Y (IV/VI).
  2. تركيب أجزاء ميكانيكية أخرى (الشكل 1C)
    1. إصلاح محور X دليل السكك الحديدية وحدة (III) وX محور العارضة المساعدة (IV) معا عن طريق تجميع اثنين من لوحات تقاطع (السابع) في كل نهاية من دليل السكك الحديدية.
    2. قم بإصلاح وحدة دليل السكك الحديدية (V) على الجزء الظهري لكتلتين من الشرائح (محور X) في موضع عبور عن طريق تجميع لوحتي تقاطع (VIII) بينهما.
    3. قم بإصلاح العارضة المساعدة لمحور Y (VI) على الظهرية لكتل الشرائح الأخرى (المحور X) في موضع العبور عن طريق تجميع لوحتي تقاطع (VIII) بينهما.
    4. تجميع حامل الأسلحة الروبوت (التاسع) على الجزء الأمامي من اثنين من كتل الشريحة (محور Y) في موقف عبور مع لوحة تقاطع (الشكل2A).
    5. تجميع 4 فرش الشعر (X) على الأسلحة الروبوت (التاسع) مع المشابك (الشكل2B).

5. تعمل باللمس قوة إعداد آلة التحميل

ملاحظة: يتم عرض كافة المعلمات التحكم لتعيين آلة اللمس K1 النموذجي ة بخط غامق أدناه في لوحة التحكم (الشكل2F).

  1. تثبيت فرش الشعر تعمل باللمس على الأسلحة الروبوتية. استخدم مسطرة فولاذية بطول 330 مم كحامل لإصلاح طبقة واحدة من شعر الإنسان (3600-4600 شعر/فرشاة) بالتساوي. طول الشعر هو 126 مم (الشكل1C).
  2. إصلاح تلك الحكام الصلب على الأسلحة الروبوتية مع اثنين من المشابك المعدنية.
  3. تعيين ارتفاع الأسلحة الآلية على طول البعد الرأسي (محور Y) أولاً. اضغط على Jog F+ لرفع وهرول R- لخفض الأسلحة الروبوتية وفرش. دع طرف فرش الشعر أقل بـ 0.5 سم من حافة الكوب. اضغط على مجموعة صفر. قبل تشغيل دورات الجهاز 1-2 للتأكد من أن يتم لمس جميع الأفراد النبات. ضبط ومعايرة فرش ونصائح الشعر إلى نفس الارتفاع كل يوم خلال فترة اللمس بأكملها.
  4. استخدم مقياسًا إلكترونيًا لقياس قوة اللمس (التحميل الرأسي) والحفاظ على مستوى قوة اللمس عند 1-2 mN14.
  5. تعيين موقف البداية من الأسلحة الآلة على طول البعد الأفقي (محور س) يدويا. السماح لفرش الشعر لشنق على حافة كل علبة وتأكد من أنه لا يتم لمس أي نبات قبل بدء تجربة لمس. اضغط على Jog F+/Jog R- لتحريك ذراع الجهاز أفقيا ً شيئاً فشيئاً لتعيين موضع البداية.
  6. اضبط مسافة السفر بفرشاة الشعر في البعد الأفقي (محور X) إلى 365 مم عن طريق الضغط على زر السفر. اضغط على شركة F +/ شركةR- لنقل الأسلحة الرشاشة للحصول على مسافة سفر كاملة وضمان أن يتم لمس جميع النباتات المعالجة خلال تجربة لمس كامل.
  7. تعيين سرعة الحركة على طول محور X من الأسلحة آلة في 5000 مم / دقيقة عن طريق الضغط على زر سرعة السيارات. الحفاظ على نفس سرعة الحركة خلال تجربة لمس كامل.
  8. قم بتعيين وقت اللمس في 20 تجربة عن طريق الضغط على زر الدورة الثانوية. احتفظ بنفس العدد من اللمسات لكل جولة خلال تجربة اللمس بأكملها.
    ملاحظة: دورة ثانوية واحدة تساوي مسافة سفر اثنين، مما يعني أن الأسلحة الآلية ستنتقل من موضع البداية إلى موضع النهاية ثم تعود إلى موضع البداية. دورة ثانوية واحدة يولد اثنين من اللمسات. فرش الشعر لمس النباتات 40 مرة في غضون 20 التجارب (2 اللمسات × 20 التجارب = 40 اللمسات). يتم تعريف 40-اللمس لتكون جولة واحدة من تحميل قوة اللمس.
  9. تعيين الفاصل الزمني التكرار من جولة اللمس في 480 دقيقة في اليوم الواحد عن طريق الضغط على زر الفترة الرئيسية. احتفظ بنفس تردد الجولات التي تعمل باللمس أثناء تجربة لمس كاملة.
    ملاحظة: هذا يسمح فرش الشعر للمس النباتات لمدة 3 جولات في اليوم، والفاصل الزمني بين كل جولة هو 480 دقيقة (8 ح). الرقم الأزرق المعروض لتقف على الوقت الفاصل الزمني لكل جولة لمسة. سيبدأ الجهاز جولة جديدة من اللمس تلقائيًا عندما يتحول العد التنازلي أدناه (الرقم الأحمر) إلى 0000.
  10. تعيين دورة رئيسية في 12 التجارب، مما يعني أن الجهاز سوف تلمس النباتات لمدة 12 جولات في غضون فترة 4 أيام تلقائيا. يتم استخدام هذا الإعداد من 12 التجارب لتجنب الخطأ البشري في تخطي يوم من لمس.
  11. اضغط على زر البدء لبدء البرنامج المحدد مسبقًا. سيقوم الجهاز الذي تعمل باللمس طراز K1 تلقائيًا بإجراء تحميل قوة اللمس وفقًا للإعدادات.

6- جمع البيانات الفسيولوجية وتحليلها

  1. أيام إلىالاغلاق: تسجيل يوم الاغلاق من كل مصنع على حدة ضمن تجربة لمس. الاغلاق هو رمز أن النبات يغير مرحلة نموه من المرحلة النباتية إلى مرحلة الإنجاب. في أرابيدوبسي، يتم تعريف يوم الاغلاق على أنه عدد الأيام التي يستخدمها النبات ليكون أول جذع الإزهار يصل إلى 1 سم في الطول.
    ملاحظة: في ظل حالة النمو المذكورة أعلاه، يبدأ عادة الاغلاق من النباتات من النوع البري من 19 إلى 23 يوما بعد بذر البذور وينتهي في 28-32 يوما.
  2. دائرة نصف قطرها روزيت:قياس المسافة من مركز روزيت إلى غيض من أطول ورقة.
    1. التقاط صور من علبة كاملة من أعلى. التقط صورًا لمجموعة التحكم والمجموعة المعالجة باللمس بشكل منفصل.
    2. قم بتنزيل البرنامج المناسب. استخدام البرنامج تحميل مجاني ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/download.html) على سبيل المثال.
    3. افتح ملف صورة، واستخدم وظيفة التكبير/التصغير لتكبير الصورة في حجم مناسب.
    4. اختر أداة مستقيمة لرسم خط مستقيم بين مركز روزيت وطرف أطول ورقة لقياس دائرة نصف قطرها روزيت.
    5. حدد مصنع واحد واضغط على الزر الأيسر لرسم خط مستقيم من مركز روزيت إلى أطول طرف ورقة.
    6. اختر وظيفة تحليل القياس أو اضغط على Ctrl + M لتحليل مسافة الخط.
    7. حدد كوب واحد وكرر الخطوتين السابقتين لتحليل قطر كل كوب من البلاستيك في نفس الوقت. استخدم هذه البيانات لإجراء الحساب للقضاء على التحيز الناتج عن التقاط الصور.
      ملاحظة: المعادلة هي:
      Ra/Da = Rm/Dm
      (Ra، دائرة نصف قطرها روزيت الفعلية من النبات؛ دأ، القطر الفعلي للكوب البلاستيك؛ Rm، نصف قطرروزيت قياس نفس النبات التي يحددها برنامج؛ Dم، قطر قياس كوب من البلاستيك الذي يستخدم لزراعة نفس النبات)
  3. منطقة روزيت:قياس الأفقي 2-الأبعاد مساحة السطح من أوراق روزيت.
    1. إزالة الإزهار دون التأثير على بقية أعضاء روزيت.
    2. التقاط الصور من الجزء العلوي من كل مصنع جنبا إلى جنب مع مسطرة مقياس وضعت في مكان قريب.
    3. استخدام واحد البرنامج المساعد مجانا من ImageJ، روزيت المقتفي واتبع البروتوكول نشرت سابقا22.

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

Results

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

التلقائي الشعر تعمل باللمس قوة آلة التحميل
ولمراقبة التغيرات المورفولوجية على النباتات، فإن ظروف النمو القابلة للاستنساخ وأساليب العلاج هي مفتاح الحصول على نتائج قابلة للتكرار. ويتحقق هذا عالية الإنتاجية والتلقائي ة تعمل باللمس قوة إشارة متحولة الفرز من قبلآلة تحميل الشعر التي بنيت حديثا قوة اللمس، نموذج K1 (الشكل 1، الشكل2). هذه فرش الشعر يمكن أن تلمس كحد أقصى 4 صواني من النباتات في وقت واحد. كان هناك 24 أكواب وضعت في علبة، و 12 أكواب من الن...

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

Discussion

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

Thigmomorphogenesis هو استجابة نمو النبات معقدة نحو الاضطرابات الميكانيكية، والذي ينطوي على شبكة من الإشارات الخلوية وعمل الهرمونات النباتية. هو نتيجة للتطور التكيفي للنباتات للبقاء على قيد الحياة في ظل الظروف البيئية غير المرغوب فيها25،26. وقد تم اختيار لمسة ميكانيكية، وخاصة لمسة إصبع الإنسان ولمسة مسحة القطن باليد، لدراسة هذه التغيرات المورفولوجية في الدراسات الثيامورفولوجية السابقة14،20. هذا الإصدار ال...

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

Disclosures

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

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

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

وقد دعمت هذه الدراسة المنح التالية: 31370315، 31570187، 31870231 (المؤسسة الوطنية للعلوم في الصين)، 16100318، 661613، 16101114، 16103615، 16103817، AoE/M-403/16 (RGC من هونغ كونغ). يود المؤلفون أن يشكروا جو فنغ الدقة والأتمتة التكنولوجيا المحدودة (شنتشن، الصين) لعرضها من العديد من المخططات المبينة في الشكل1.

كما يود المؤلفان أن يشكرا س. ك. تشيونغ ودبليو سي لي على مساهمتهما في تطوير آلة التحميل ذات القوة اللمسية.

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4 فرش شعر مخصصة
4 أذرع روبوت مع حاملمخصصبطول 1000 مم وذراع روبوت بطول 560 مم
57 محرك57HS22-A
تربة تأصيص لجميع الأغراضPlantmate ، بذور نبات الأرابيدوبسيس في هونغ كونغ
نبات نبات الأرابيدوبسيس مراكز الموارد البيولوجية ، كولومبوس ، أوهايولشراء بذور الأرابيدوبسيس
BIO-MIX تأصيص الطبقةJiffy Products International BV ، هولندا1000682050تم خلط تربتين معا لزراعة نبات الأرابيدوبسيس. نسبة جميع تربة القدر المزعومة و   ؛ BIO-MIX هو 1: 2
IL 1700 مقياس إشعاع بحثيضوء دولي ، نيوبريبورت ، ماساتشوستسيمكن قياس شدة الضوء لكل من الطول الموجي الكامل والإشعاع النشط الضوئي.
ImageJhttps://imagej.nih.gov/ij/download.htmlبرنامج تم تنزيله مجانا
Ju Feng Precision and Automation Technology LimitedShenzhen ، الصينبالنسبة للمشغلات الخطية التي تعمل بالحزام والوحدات الميكانيكية الأخرى ، قم بشراء
لوحة تقاطع لكتلةلإصلاح وحدة السكك الحديدية التوجيهية Y أو العارضة المساعدة Y على ظهور كتل الشريحة
لوحة تقاطع المحور X وحدةمخصصةلتوصيل وحدة السكك الحديدية الإرشادية X وكتلة
X WDT4045 وحدة السكك الحديدية التوجيهية للمحور X843 مم ، مخصصةمثبتة مسبقا مع كتلتين منزلقتين ومحرك متدرج 57
عارضة مساعدة للمحور X843 مم ، مخصصةمثبتة مسبقا مع كتلتين منزلقتين
واحد متدرج التحتية الشريحة الشريحة العارضة الإضافية WDT4045 وحدة سكة توجيه المحور Y 1038 مم ، مخصصة مثبتة مسبقا مع كتلتين منزلقتين ومحرك متدرج واحد 57 شعاع إضافي للمحور Y 1038 مم ، مخصصة مثبتة مسبقا مع كتلتين منزلقتين

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation with special reference to Bryonia dioica. Planta. 114, 143-157 (1973).
  2. Vandenbrink, J. P., Kiss, J. Z., Herranz, R., Medina, F. J. Light and gravity signals synergize in modulating plant development. Frontiers in Plant Science. 5, 563(2014).
  3. Hashiguchi, Y., Tasaka, M., Morita, M. T. Mechanism of higher plant gravity sensing. American Journal of Botany. 100, 91-100 (2013).
  4. Salisbury, F. B. The Flowering Process. , Macmillan. New York. (1963).
  5. Darwin, C. The Power of Movement in Plants. , Appleton. New York. (1881).
  6. Chehab, E. W., Eich, E., Braam, J. Thigmomorphogenesis: a complex plant response to mechano-stimulation. Journal of Experimental Botany. 60, 43-56 (2008).
  7. Telewski, F. W., Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: anatomical, morphological and mechanical analysis of genetically different sibs of Pinus taeda in response to mechanical perturbation. Physiologia Plantarum. 66, 219-226 (1986).
  8. Vogel, M. Automatic precision measurements of radial increment in a mature spruce stand and interpretation variants of short term changes in increment values. Allgemeine Forst-und Jagdzeitung. , Germany. (1994).
  9. Braam, J. In touch: plant responses to mechanical stimuli. New Phytologist. 165, 373-389 (2005).
  10. Jaffe, M. J., Leopold, A. C., Staples, R. C. Thigmo responses in plants and fungi. American Journal of Botany. 89, 375-382 (2002).
  11. Telewski, F. W. A unified hypothesis of mechanoperception in plants. American Journal of Botany. 93, 1466-1476 (2006).
  12. Gutiérrez, R. A., Ewing, R. M., Cherry, J. M., Green, P. J. Identification of unstable transcripts in Arabidopsis by cDNA microarray analysis: rapid decay is associated with a group of touch-and specific clock-controlled genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 11513-11518 (2002).
  13. Lee, D., Polisensky, D. H., Braam, J. Genome-wide identification of touch-and darkness-regulated Arabidopsis genes: a focus on calmodulin-like and XTH genes. New Phytologist. 165, 429-444 (2005).
  14. Wang, K., et al. Quantitative and functional posttranslational modification proteomics reveals that TREPH1 plays a role in plant touch-delayed bolting. Proceedings of the National Academy of Sciences United States of America. 115, 10265-10274 (2018).
  15. Hamilton, E. S., Schlegel, A. M., Haswell, E. S. United in diversity: mechanosensitive ion channels in plants. Annual Review of Plant Biology. 66, 113-137 (2015).
  16. Knight, M. R., Campbell, A. K., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium. Nature. 352, 524(1991).
  17. Toyota, M., Furuichi, T., Tatsumi, H., Sokabe, M. Cytoplasmic calcium increases in response to changes in the gravity vector in hypocotyls and petioles of Arabidopsis seedlings. Plant Physiology. 146, 505-514 (2008).
  18. Knight, M. R., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Wind-induced plant motion immediately increases cytosolic calcium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 4967-4971 (1992).
  19. Braam, J., Davis, R. W. Rain-, wind-, and touch-induced expression of calmodulin and calmodulin-related genes in Arabidopsis. Cell. 60, 357-364 (1990).
  20. Chehab, E. W., Yao, C., Henderson, Z., Kim, S., Braam, J. Arabidopsis touch-induced morphogenesis is jasmonate mediated and protects against pests. Current Biology. 22, 701-706 (2012).
  21. Telewski, F. W., Pruyn, M. L. Thigmomorphogenesis: a dose response to flexing in Ulmus americana seedlings. Tree Physiology. 18, 65-68 (1998).
  22. De Vylder, J., Vandenbussche, F. J., Hu, Y., Philips, W., Van Der Straeten, D. Rosette tracker: an open source image analysis tool for automatic quantification of genotype effects. Plant Physiology. , (2012).
  23. Clark, T., Bradburn, M., Love, S., Altman, D. Survival analysis part I: basic concepts and first analyses. British Journal of Cancer. 89, 232(2003).
  24. Bradburn, M. J., Clark, T. G., Love, S., Altman, D. Survival analysis part II: multivariate data analysis–an introduction to concepts and methods. British Journal of Cancer. 89, 431(2003).
  25. Jaffe, M., Forbes, S. Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants. Plant Growth Regulation. 12, 313-324 (1993).
  26. Kutschera, U., Niklas, K. J. Evolutionary plant physiology: Charles Darwin’s forgotten synthesis. Naturwissenschaften. 96, 1339(2009).

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

ThigmomorphogenesisTouch Force SignalingArabidopsis ThalianaAutomatic Touch MachineRobotic Arm Hair BrushMutant Screen ProtocolBolting Delay AnalysisRosette Area MeasurementCox Hazards ModelMechanical Force Loading

Related Articles