Un protocolo simple para mapear los rasgos de arquitectura del sistema radicular de la planta

Resumen

Utilizamos herramientas de laboratorio simples para examinar la arquitectura del sistema radicular (RSA) de Arabidopsis y Medicago. Las plántulas se cultivan hidropónicamente sobre malla y se extienden usando un pincel artístico para revelar el RSA. Las imágenes se toman mediante escaneo o una cámara de alta resolución, luego se analizan con ImageJ para mapear rasgos.

Resumen

El conocimiento integral del desarrollo de la arquitectura del sistema radicular de las plantas (RSA) es fundamental para mejorar la eficiencia del uso de nutrientes y aumentar la tolerancia de los cultivadores de cultivos a los desafíos ambientales. Se presenta un protocolo experimental para configurar el sistema hidropónico, el crecimiento de las plántulas, la propagación de RSA y la obtención de imágenes. El enfoque utilizó un sistema hidropónico basado en caja magenta que contenía malla de polipropileno soportada por cuñas de policarbonato. Los ajustes experimentales se ejemplifican evaluando el RSA de las plántulas bajo un suministro variable de nutrientes (fosfato [Pi]). El sistema se estableció para examinar el RSA de Arabidopsis, pero es fácilmente adaptable para estudiar otras plantas como Medicago sativa (Alfalfa). Las plántulas de Arabidopsis thaliana (Col-0) se utilizan en esta investigación como ejemplo para comprender la planta RSA. Las semillas se esterilizan en la superficie mediante el tratamiento de etanol y lejía comercial diluida, y se mantienen a 4 °C para su estratificación. Las semillas se germinan y se cultivan en un medio líquido semi-MS sobre una malla de polipropileno soportada por cuñas de policarbonato. Las plántulas se cultivan en condiciones de crecimiento estándar durante el número deseado de días, se recogen suavemente de la malla y se sumergen en placas de agar que contienen agua. Cada sistema de raíces de las plántulas se extiende suavemente sobre la placa llena de agua con la ayuda de un pincel de arte redondo. Estas placas de Petri se fotografían o escanean a alta resolución para documentar los rasgos RSA. Los rasgos de la raíz, como la raíz primaria, las raíces laterales y la zona de ramificación, se miden utilizando el software ImageJ disponible gratuitamente. Este estudio proporciona técnicas para medir las características de las raíces de las plantas en entornos ambientales controlados. Discutimos cómo (1) cultivar las plántulas y recolectar y esparcir muestras de raíces, (2) obtener imágenes de muestras RSA extendidas, (3) capturar las imágenes y (4) usar software de análisis de imágenes para cuantificar los atributos de la raíz. La ventaja del método actual es la medición versátil, fácil y eficiente de los rasgos RSA.

Introducción

La arquitectura del sistema radicular (RSA), que es subterránea, es un órgano vital para el crecimiento y la productividad de las plantas ^1,2,3. Después de la etapa embrionaria, las plantas experimentan sus cambios morfológicos más significativos. La forma en que crecen las raíces en el suelo afecta en gran medida el crecimiento de las partes de la planta sobre el suelo. El crecimiento de la raíz es el primer paso en la germinación. Es un rasgo informativo ya que responde de manera única a diferentes nutrientes disponibles 1,2,3,4.

Protocolo

Todo el protocolo se resume esquemáticamente en la Figura 1, mostrando todos los pasos esenciales involucrados en la revelación de la arquitectura del sistema raíz (RSA) de las plántulas. Los pasos del protocolo se detallan a continuación:

1. Esterilización de la superficie de la semilla de Arabidopsis

1. Transfiera una pequeña cucharada (aproximadamente 100 semillas = aproximadamente 2,5 mg) de semillas a un tubo de microfuga y remoje durante 30 minutos en agua destilada a temperatura ambiente (RT). Todo este procedimiento se lleva a cabo en condiciones asépticas.
2. Centrifugar ....

Resultados

Los diferentes rasgos morfométricos de la arquitectura del sistema radicular (RSA) se miden utilizando herramientas de laboratorio simples, y los pasos se representan esquemáticamente en la Figura 1. Los detalles de la configuración hidropónica demuestran el potencial del protocolo en la medición del RSA (Figura 1 y Figura 2).

Dadas las diferencias observadas en los agentes gelificantes, se utilizó un sis.......

Discusión

Este trabajo demostró el mapeo de RSA utilizando equipos de laboratorio simples. Usando este método, las alteraciones fenotípicas se registran a nivel refinado. El beneficio de esta estrategia es que la porción del brote nunca entra en contacto con los medios, por lo que el fenotipo de las plántulas es original. Este método implica la configuración de un sistema hidropónico para cultivar plántulas como se describe en el protocolo. Luego, cada plántula se saca intacta y se coloca en una placa de Petri llena de agar. Luego.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Arabidospsis thaliana (Col 0)	Lehle Seeds	WT-02	Columbia (Col-0**, sin rotuladores)*
Pinceles de arte de	Amazon o de cualquier otro proveedor Pincel		redondo de acuarela tamaño n.º 14 (8 mm), 16 (9,5 mm), 18 (12 mm) y 20 (14,2 mm)
Microscopio automatizado con cámara digital	Leica Microsystems		LAS versión 4.12.0, Leica Microsystems
Imaging Software	ImageJ		ImagenJ V   1.8.0
Caja magenta GA-7	Fisher Scientific	50-255-176
Medicago sativa	Johnny's Seeds Placa
de Petri (150 mm x 15 mm)	USA Scientific	8609-0215	150 mm x 15 mm PS Placa de Petri (https://www.usascientific.com)
Cámara fotográfica	Cannon o Nikon		Cualquier cámara de alto mega píxel (al menos 12 mega píxeles por pulgada) en modo macro
Plant-Agar	Sigma-Aldrich	A3301	Agargel  Adecuado para el cultivo de tejidos vegetales
Láminas de policarbonato	Amazon		1 mm
grueso Malla de polipropileno Amazon			tamaño de poro 250 y micro; m, 500 y micro; m y 1000 µ m
Escáner	Epson Epson		Perfection V700 Photo (Escaneado a 600 ppp)