مناهج التنميط الظاهري متعددة الجوانب لتوصيف أنظمة جذر قصب السكر

كموصل أساسي للماء والمواد المغذية ، لا غنى عن الجذور للنمو والتطور. يعد الفهم الشامل لنظام الجذر أمرا مهما لقصب السكر حيث يستغرق الأمر عاما لإكمال دورة حياته. يدمج النهج الشامل هنا المنصات القابلة للتطبيق للتنميط الظاهري ، وهذا سيفيد في تطوير المعرفة بأنظمة جذر قصب السكر واستجاباتها لمعالجة ظروف العمل.

هذه المنهجية خاصة بمحصول قصب السكر لأنه يحتوي على نظام جذر فريد كمحصول طويل. ومع ذلك ، مع تعديلات طفيفة ، يمكن تكييف هذه الطريقة مع المحاصيل الأخرى. للبدء ، قم برفع هجينة أو أصناف قصب السكر التجارية في الحقل باستخدام مجموعتين مؤخرتين مزروعة على مسافة صفوف 120 سم و 90 سم داخل الصفوف.

اتبع حزمة الممارسات الموصى بها لضمان إنشاء المحاصيل ونموها بشكل جيد. في نهاية مرحلة النضج ، استخدم حفارة لحفر خندق بعمق 1.5 متر وعرض 1.0 متر في الحقل. نظف التربة من مناطق الجذر دون الإضرار بالجذور بنفث الماء المستمر.

بمجرد أن تتحلل التربة الملتصقة بسبب النفث ، اقتلع القصب مع نظام الجذر واصطحبه إلى المختبر للقياس اليدوي لمعلمات النمو ، أي عدد الجذور وطول الجذر والحجم والوزن. استخدم جهاز أخذ عينات أسطواني من قلب الجذر يبلغ ارتفاعه 61 سم وقطره 16 سم ووزنه ثمانية كيلوغرامات ومصنوع باستخدام مادة الفولاذ الطري أو مادة MS لأخذ عينات من جذر قصب السكر في الحقل. يتم تزويده بحافة حادة في الأسفل لسهولة الاختراق وله أطواق قطرها ثلاثة سنتيمترات في الأعلى لرفع جهاز أخذ العينات.

في مرحلة النضج لمحصول قصب السكر التجاري ، اربط الحافة العلوية لجهاز أخذ العينات بالمزلق الأساسي أو القصب والمطرقة باستمرار للوصول إلى عمق التربة المطلوب البالغ 45 سم. ثم ارفع كتلة التربة بأكملها إلى جهاز أخذ العينات واغسلها بعناية تحت الماء الجاري لفصل الجذور الملتصقة. قم بقياس المعلمات الفيزيائية للنبات ، مثل ارتفاع النبات ومساحة الأوراق في المختبر.

ثم انشر الجذور على صواني شفافة لمسح الصور الرقمية المقابلة وتحليلها باستخدام البرنامج. قم ببناء هيكل التنميط الظاهري للجذر يتكون من ثلاث مقصورات متجاورة بطول 4.5 متر × 10.1 متر لأخذ عينات من جذور قصب السكر. قم بتوفير الأحكام اللازمة لتفكيك الجدران الجانبية يدويا للكشف عن نظام الجذر تحت الأرض حتى عمق 80 إلى 100 سم.

املأ الهيكل وضغطه بتربة الحقل ، مع ترك مساحة رأس تبلغ حوالي 20 سم ووجود فتحات تصريف كافية لتسهيل تهوية التربة. قم بمرهم رقائق البراعم المستنسخة من الأصول الوراثية التي تشتمل على saccharum officinarum و saccharum spontaneum و saccharum barberri و saccharum sinense و saccharum robustum. اسمح لهم بالإنبات لمدة 30 يوما في كل صواني ، تشتمل على وسائط تجذير.

بعد 30 يوما من الإنبات ، قم بزرع التركيبات الموحدة والصحية في الهيكل في الصفوف بمسافة 90 سم و 60 سم داخل الصفوف. اتبع الملوثات العضوية الثابتة الموصى بها لضمان إنشاء المحاصيل ونموها بشكل جيد. خلال المرحلة التكوينية من 60 إلى 120 يوما بعد الزراعة ومرحلة النمو الكبير من 120 إلى 150 يوما بعد الزراعة ، قم بإزالة الجدران الجانبية المصنوعة من الألواح مسبقة الصب يدويا قبل رش نفاثة الماء باستمرار لكشف الجذور.

اقتلاع نظام الجذر بالكامل ونقله إلى المختبر لقياس المعلمات الفيزيائية. ثم انشر الجذور على صواني شفافة لمسح وتحليل الصور الرقمية المقابلة في البرنامج. لدراسة بيولوجيا الجذور والتفاصيل الدقيقة لبيولوجيا الجذر ، قم بتصنيع نظام مائي داخلي في منزل زجاجي يتم التحكم فيه في البيئة يفضي إلى نمو قصب السكر.

في خزانات الأبعاد 20 × 20 × 50 سم المزودة بمضخات أحواض السمك للتهوية ، أضف حوالي 15 لترا من محلول Hoagland's Nutrient المعدل قم ببيع رقائق البراعم من أصناف قصب السكر وأنواع السكريات المستنسخة واسمح لها بالإنبات لمدة 30 يوما في كل صواني ، بما في ذلك لب لب سماد قبل زرع التركيبات الموحدة والصحية في خزانات الزراعة المائية بتردد ثلاث مجموعات لكل خزان. بعد 60 يوما عند انتهاء مرحلة الإنبات ، اغمر جذور النباتات السليمة في 50 مل من الماء المقطر المزدوج المعقم أو محلول المصيدة لمدة أربع ساعات ، واجمع إفرازات الجذر خلال ذروة نشاط التمثيل الضوئي.

تقييم نشاط الإنزيمات والبيروكسيداز والديسموتاز الفائق والمحتوى الفينولي الكلي في الشهر الثالث وفقا للبروتوكول القياسي. أخيرا ، قم بتقييم الاستجابة لإصابة الجذر عن طريق إحداث شريحة طولية في الجذر الأساسي حتى طرف الجذر باستخدام شفرة جراحية معقمة ومراقبة التغييرات بشكل دوري. في التنميط الظاهري للجذر ، أظهرت الجذور الأطول ل CO 62175 نظام جذر متفوق لطول الجذر التراكمي ومساحة سطح الجذر وحجم الجذر ومتوسط قطر الجذر.

أظهرت أنواع السكريات اختلافات كبيرة في السمات المورفولوجية خلال مرحلة التكوين. كان للخميرة العفوية أعلى طول جذر تراكمي لكل كتلة ، بينما أظهر saccharum sinense أدنى. أظهر Saccharum spontaneum أعلى مساحة لسطح الجذر ، والوزن الجاف للجذر ، وحجم الجذر ، ونسبة الجذر إلى البراعم.

أظهر Saccharum robustum أعلى حجم جذر وقطر الجذر. كشفت الدراسات التشريحية أن الشعر طويل الجذور شليرينشيميد الأدمة الخارجية قلل من طبقات الخلايا القشرية ، وزاد من الورينخم القشري ، وزيادة مساحة الصلب وعدد أوعية نسيج الخشب ذات القطر الكبير كانت مفيدة في ظل ظروف الجفاف ، بينما لوحظ في ظل إجهاد التشبع بالمياه ، زيادة قطر الجذر وارتفاع مساحة الخلايا القشرية مع زيادة خلايا الهشية. أظهر Saccharum robustum أعلى نضح كربوكسيل إجمالي بينما تم تسجيل أقل نضح في saccharum spontaneum.

في أصناف قصب السكر ، لوحظ اختلاف كبير في كثافة شعر الجذر مع اختلاف في شكل وتصبغ غطاء الجذر. كان أعلى نشاط بيروكسيداز ومحتوى فينولي إجمالي موجودا في عام C086032 ، وأدنى في C062175. أثناء دراسات التجديد ، أظهر Cox 671 ظهور جذور ثانوية في ثلاثة أيام واستغرق Co-06022 10 أيام مع أعراض الشيخوخة في اليوم الثالث.

نحن بحاجة إلى توخي الحذر أثناء مقاطعة النتائج التي تم الحصول عليها من البروتوكول الفردي. تعتبر دراسة معهد نظام الجذر مثالية لقصب السكر ، لكن منصات التحكم قد تكون مفيدة لأغراض متخصصة. يعد فهم الجوانب المختلفة للنمط الظاهري للجذر أمرا ضروريا لإطلاق أصناف قصب السكر.

ستؤدي أتمتة التقنيات ودمج تحليلات البيانات الضخمة أو الذكاء الاصطناعي لتفسير النتائج إلى توسيع خبرتنا في هذا المجال. من بين النتائج ، في توصيف سمات نظام الجذر في ظل حالات الإجهاد العادية والدورية ، مهدت الطريق لمجالات البحث الاستكشافية مثل مرونة الجذور ، والمغذيات المشعة ، والضغوط الانقسامية.