用于映射植物根系架构特征的简单协议

这是一种使用常规实验室设备测量根系结构的非侵入性水培方法。该协议允许通过手动传播植物的整个根系来完全可视化。RSA分析的主要优点之一是它允许研究植物根系，而不需要引入不必要的元素污染。

该方法可以记录与植物系统RSA的直接环境相互作用，包括激素，养分和气候条件。通过在室温下将一小勺约100粒种子浸泡在蒸馏水中，开始拟南芥种子的表面灭菌。30分钟后，使用台式离心机以500 G短暂离心种子5秒钟。

接下来，倒出水，加入700微升70%乙醇，然后涡旋管几秒钟。再次离心种子。如果需要，重复涡旋和离心，确保70%乙醇处理不超过三分钟。

三分钟后，立即用无菌水冲洗种子。接下来，使用含有一滴吐温 20 的稀释商业漂白剂处理种子七分钟。将种子与漂白剂溶液混合，将试管快速倒置 8 到 12 次。

短暂离心后，使用一毫升移液管倒出上清液，并按照相同的涡旋程序用无菌水冲洗种子至少五次。将表面灭菌的种子留在水中，并在四摄氏度下孵育两到三天以进行分层。高压灭菌标准洋红色盒，一半装满蒸馏水。

将高压灭菌的聚碳酸酯板切成四乘八厘米的矩形，中点在矩形的一半以上切口，以便两个矩形可以缝合在一起形成 X 形。使用此设置来固定孔径为250微米的聚丙烯网，切成6×6厘米的正方形。在层流气流柜中，向每个盒子中加入含有维生素和1.5%蔗糖的无菌半MS基础培养基，以到达聚丙烯网的底部边缘。

将表面灭菌的种子水培播种在网状物上，并培养三天。三天后，将幼苗转移到孔径为500微米的网格上，并让它们生长两天。接下来，将幼苗转移到对照培养基和实验培养基上，让种子生长七天。

向培养皿中加入10至20毫升高压灭菌的过滤自来水。轻轻地从500微米的网眼中拉出幼苗。在圆形艺术刷的帮助下，将植物状根铺在充满水的盘子中，然后将它们浸入水中。

稍微倾斜盘子以除去水。适当地扫描或拍摄这些培养皿。使用免费提供的 ImageJ 软件测量根系统架构或 RSA 特征，然后打开要分析的文件。

设置比例后，使用直线工具创建轮廓比例尺的线选择。通过右键单击、双击或单击开头的框来完成大纲。要测量已知比例尺的长度（以像素为单位），请单击分析，然后单击工具栏上的测量。

记下像素长度。通过单击分析选项卡中的设置比例选项卡打开设置比例对话框。检查距离中的像素长度（以像素为单位）字段。

接下来，在已知距离字段中输入比例尺值，并将长度单位设置为毫米。通过单击锁定此特定图像的比例 确定.使用分割线工具选择勾勒根长度的线。

完成轮廓后，通过沿轮廓单击并拖动黑色和白色小手柄来调整线条选择。在 ImageJ 的分析选项卡下，选择测量命令并量化根长度。通过右键单击结果窗口，从弹出菜单中选择全部复制，切换到电子表格并粘贴数据，将测量数据传输到电子表格。

对于 RSA 性状的测量和计算，测量下胚轴连接到根尖末端之间的主根长度。然后测量一阶侧根，或一度LR长度，和二阶侧根，或两度LR长度。完成后，将所有测量值复制并粘贴到电子表格中。

测量并记录从第一个侧根出现点到最后一个侧根出现点的主根或BZPR的分支区域。同样，记录源自 BZPR 边界内的侧根数。接下来，测量一阶和更高阶侧根的平均长度。

通过将初级侧根的总长度除以初级侧根的总数来得出初级侧根的平均长度。然后测量二阶侧根的平均长度，通过将次级侧根的总长度除以次级侧根的总数来计算次级侧根的平均长度。通过将初级侧根的数量除以BZPR的长度来测量初级侧根密度。

接下来，测量单个侧根的分支区，通过将次生侧根的数量除以二阶侧根长度的分支区长度来计算次生侧根密度。完成后，测量总根长度或 TRL。这是主根和初级和次级侧根长度的总和。

本实验采用的水培系统效果良好，反映了无机磷酸盐缺乏和充分条件下的明显对比表型。在水培条件下对比无机磷酸盐制度下分析了各种RSA性状。与无机磷酸盐充分条件相比，无机磷酸盐缺陷处理引起的根表型表现出更短、更浅和更少分支的RSA。

在无机磷酸盐缺乏条件下，主根长度显著衰减。在1.25毫摩尔无机磷酸盐或对照培养基存在下，主根长度显着且快速增加表明水培系统的效率，并充分反映了生理形态变化。在无机磷酸盐缺乏条件下，支化区显著减小。

在pi缺陷条件下，初级侧根的平均长度显著减少。由于磷酸盐缺乏条件，平均次生侧根长度同样减少，但数量低于平均初级侧根长度。在磷酸盐缺乏条件下，初级和次生侧根的数量与对照相比，1.25毫摩尔无机磷酸盐条件下显著减少。

在磷酸盐缺乏条件下，初级侧根密度没有变化，相对于对照，无机磷酸盐为1.25毫摩尔。次生侧根密度未显示任何显著变化，表明侧根密度对于深入了解RSA塑性的重要性。我用镊子轻轻地从网眼中取出幼苗。

我用圆刷在充满水的盘子里铺根，所有的主根，然后直铺，对称地展开侧根，铺开与一阶侧根相连的二阶侧根。类似的方法可用于计算拟南芥植物尖端的烟灰面积。拟南芥叶可以铺在另一个板上，然后使用免费提供的 ImageJ 软件进行图像捕获和分析，以确定烟灰区域。

该协议可用于回答有关环境对根系可塑性影响的任何问题。