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

نحن نبني آلة أوتوماتيكية تعمل باللمس لرصد morphogenesis إشارة النبات. الأسلحة الروبوتية التي قمت بتثبيتها مع فرش الشعر البشري لتطبيق قوة اللمس لطيف على النباتات. بالمقارنة مع لمسة إصبع الإنسان، يمكن للآلة اللمس الشعر الإنسان التلقائي تقديم المزيد من توفير العمالة، وقوة لمس موحدة تحميل.

يمكن تقييد الوقت اللازم لجولة واحدة من تحميل القوة في غضون عدة دقائق. بالمقارنة مع عدة ساعات من لمسة إصبع ولمسة مسحة القطن، يمكن للآلة الروبوتية إلى حد كبير تحسين البحوث استجابة تجارية النبات. من خلال زيادة كفاءة و عدد النباتات المعالجة ، نتوقع أن يتم تطبيق آلة اللمس التلقائي في أربع شاشات متحولة إشارة ودراسات استجابة تجارية في كل من النباتات والحيوانات.

للبدء، اختبار معدل الإنبات لكل نوع جيني بعد تغذية البذور على لوحة أجار 8٪ مع MS المتوسطة لمدة سبعة أيام. وفقا لمعدل الإنبات، وإعداد البذور أربع إلى خمس مرات أكثر من العدد المطلوب من النباتات التي سيتم إنتاجها. تزج البذور في الماء البارد في أنابيب بلاستيكية 1.5 ملليلتر وتغطية مع رقائق الألومنيوم للحفاظ على الظلام.

تخزين في أربع درجات مئوية لبذر البذور. بعد خمسة إلى سبعة أيام من التبهيب، حدد التربة المناسبة لنمو النبات. تجنب كتل كبيرة واستخدام شوكة لخلطها بشكل متجانس.

إعداد 24 207 ملليلتر أكواب بلاستيكية مع حافة العلوي قطرها 7.4 سم. حفر ثلاثة ثقوب مستديرة في الجزء السفلي من الكؤوس لأغراض الري. ملء هذه الأكواب البلاستيكية مع التربة المختلطة.

دع التربة تتراكم إلى حوالي سنتيمتر واحد أعلى من حافة الكأس واستخدم مسطرة لتسطيح سطح التربة المكدسة بهدوء. نقل 24 كوب إلى صينية بلاستيكية. تعيين شدة الضوء من غرفة النمو بين 180 و 240 microeinsteins في الثانية الواحدة في المتر المربع الواحد، وهو أعلى من الإشعاع الضوئي النشط للنمو السريع للنباتات.

تعيين شرط الضوء لتكون ثابتة 24 ساعة. تعيين درجة حرارة غرفة النمو في 23.5 زائد أو ناقص 1.5 درجة مئوية والرطوبة بين 35 و 45٪ إضافة 2.5 لتر من الماء في كل علبة. دع التربة تمتص الماء من الثقوب الموجودة في قاع الأكواب وانتظر سطح التربة لتنخفض إلى مستوى حافة الكأس.

وبعد ساعتين، زرع ثلاث إلى أربع بذور في بقعة واحدة وأربع بقع موزعة بالتساوي داخل كوب. ضع غطاء بلاستيكي شفاف فوق كل صينية واترك البذور تنبت لمدة أسبوع. ثم، إزالة الغطاء والسماح الشتلات لتنمو لمدة أسبوع آخر.

ري النباتات مع 1.5 لتر من الماء كل يومين بعد أن تنبت البذور. بعد تسعة إلى 10 أيام من بذر البذور ، قم بإزالة البراعم الإضافية عن طريق الترقق. استخدام مقص صغير لقطع المزالق وتجنب سحب النبات بأكمله من التربة مباشرة.

ثلاثة إلى أربعة أفراد النبات من حجم مماثل في كل كوب. لتثبيت فرش الشعر التي تعمل باللمس على الأسلحة الروبوتية، استخدم الغراء أولاً لإصلاح طبقة واحدة من شعر الإنسان بالتساوي على مسطرة فولاذية طولها 330 ملليمتر. طول الشعر هو 126 ملليمتر.

مع اثنين من المشابك المعدنية، وربط تلك الحكام الصلب على الأسلحة الروبوتية. في لوحة التحكم، قم بتعيين ارتفاع الذراعين على طول البعد الرأسي عن طريق الضغط على Jog F plus لرفع و Jog R ناقص لخفض الأسلحة والفرش الروبوتية. الحفاظ على غيض من فرش الشعر 5 سنتيمترات أقل من حافة الكأس.

اضغط على شركة F زائد أو R ناقص لprerun آلة دورة إلى دورتين للتأكد من أن يتم لمس جميع الأفراد النبات. قبل التجربة الرسمية، استخدم مقياسًا إلكترونيًا لقياس قوة اللمس. ضبط ارتفاع الأسلحة آلة للحفاظ على قوة اللمس بين واحد إلى اثنين millinewtons.

بعد ذلك، قم بتعيين موضع بدء أذرع الماكينة على طول البعد الأفقي يدويًا. السماح لفرش الشعر لشنق على حافة كل علبة. اضغط Jog F plus أو Jog R ناقص لتحريك ذراع الماكينة أفقياً شيئاً فشيئاً للتأكد من عدم لمس أي نبات قبل بدء التجربة اللمسية.

تعيين فرشاة الشعر مسافة السفر في البعد الأفقي إلى 365 ملليمتر عن طريق الضغط على زر السفر. اضغط على Inc F plus أو R ناقص لتحريك أذرع الماكينة للحصول على مسافة سفر كاملة وضمان أن يتم لمس جميع النباتات المعالجة. ثم اضغط على زر سرعة السيارات لضبط سرعة الحركة على طول محور x من الأسلحة آلة في 5000 ملليمتر في الدقيقة الواحدة.

اضغط على زر الدورة الثانوية لضبط وقت اللمس في 20 تجربة تساوي 40 لمسة في الجولة الواحدة. تعيين الفاصل الزمني للتكرار من جولة اللمس في 480 دقيقة في اليوم الواحد عن طريق الضغط على زر الفترة الرئيسية التي تسمح لفرش الشعر للمس النباتات لمدة ثلاث جولات يوميا مع فاصل زمني من ثماني ساعات. سيبدأ الجهاز جولة جديدة من اللمس تلقائيًا عندما يتحول العد التنازلي إلى الصفر.

حدد الدورة الرئيسية في 12 تجربة للسماح للآلة بلمس النباتات لمدة 12 جولة في غضون أربعة أيام. اضغط على زر البدء لبدء برنامج الإعداد المسبق. ضبط ومعايرة فرش ونصائح الشعر إلى نفس الارتفاع كل يوم خلال فترة اللمس بأكملها.

لتتبع يوم الترباس لكل مصنع في تجربة مؤثرة ، لاحظ أول جذع متألق لكل نبات كل يوم. قياس طول وتسجيل مدة النمو عندما تصل إلى سنتيمتر واحد، وهذا يعني أنه قد انتقل من المرحلة الخضرية إلى مرحلة الإنجاب. قياس دائرة نصف قطرها من الورد، التقاط الصور من علبة كاملة من أعلى.

استخدام برنامج معالجة الصور لقياس المسافة من مركز الوردية إلى طرف ورقة أطول مع حافة كوب كحاكم. لقياس منطقة الورد ، أولا ، إزالة إنفلورس دون التأثير على بقية أعضاء الورد. التقاط الصور من أعلى كل مصنع جنبا إلى جنب مع مسطرة مقياس وضعت في مكان قريب.

في برنامج معالجة الصور، قياس أفقي مساحة سطح ثنائي الأبعاد من أوراق الورد. في هذه التجربة تم مقارنة القطن مسحة العلاج اليدوي لمسة مع علاج لمسة الشعر التي تحركها آلة على السيطرة البرية نوع كولومبيا صفر النباتات. تأخر الاغلاق 1.7 أيام بعد القطن المستمر مسحة العلاج باللمس.

وبالمثل لآلة التلقائي يحركها لمسة الشعر، ولوحظ تأخر الترباس. ويبين تحليل مخاطر كوكس أحادي المتغيرة أن خطر الترباس من النباتات في مجموعة اللمس هو 31٪ و 52٪ مقارنة مع النباتات في مجموعة التحكم ، على التوالي. ومع ذلك، لم يلاحظ هذا التأخير في الارباك على المسوخ الايائية tDNA، NKK واحد وNKK اثنين.

نموذج المخاطر النسبية أحادي المتغيرة كوكس يظهر فقط نوع البرية كولومبيا صفر أظهرت فرقا كبيرا بين محطات التحكم واللمس مع الموارد البشرية تقدر 41. بالنسبة للتغيرات المورفولوجية ، أظهر مصنع Columbia zero من النوع البري نصف قطر الورد الأصغر بكثير وطول الورقة الأقصر بعد ثلاثة أيام من لمس الشعر التلقائي المستمر والمتكرر الذي تحركه الماكينة. تم تغيير منطقة الوردية المتوقعة من 20 إلى 16 سنتيمتر مربع بعد 13 يومًا من اللمس.

للتأكد من أن تحميل قوة اللمس لن يؤدي إلى الجرح، يجب أن يتم تعيين قوة اللمس المناسبة بعناية. وهناك حاجة إلى مجموعة من ظروف النمو السليم لإنتاج مصنع Arabidopsis مناسبة لمعايرة استجابة اللمس. على سبيل المثال، هناك حاجة إلى 24 ساعة من شدة الضوء بين 180 و 240 ميكروينشتاين لكل متر مربع في الثانية لمراقبة morphogenesis إشارة.

لتمتد إلى أشكال أخرى من تحميل القوة الميكانيكية، ويمكن أيضا أن يتم تعديل الجهاز مع فوهة رش المياه أو منفاخ الرياح لتقليد آثار المطر أو الرياح، على التوالي في المستقبل.