Una plataforma telemétrica y gravimétrica para el fenotipado fisiológico en tiempo real de las interacciones entre plantas y entornos

Las plantas responden al medio ambiente de maneras muy complejas. Los rasgos fisiológicos están entre los más rápidos en responder. Por lo general, se pueden detectar diferencias mucho antes que morfológicas.

Este método de fenotipado funcional de alta resolución permite cuantificar las interacciones ambientales de la planta de forma continua y destructiva bajo muchos tratamientos. Este sistema se puede utilizar para mediciones en tiempo real de una amplia gama de rasgos fisiológicos, en muchas plantas simultáneamente sin ningún análisis importante mientras se controlan las condiciones de cada planta en la zona. Aquí demostramos el protocolo más detallado.

Sin embargo, recomendamos que los usuarios comiencen por la primera vez con un protocolo simplificado, lo que facilita familiarizarse con los procedimientos experimentales, hardware y software más importantes. Demostrando el procedimiento estará Itamar Shenhar, un estudiante maestro de MyLab Begin insertando el filtro de suelo en la olla. Extienda la malla de nylon en la parte superior de toda la olla y coloque el soporte de red en la parte superior de la red.

A continuación, empuje lentamente el soporte de red hasta la mitad del interior de toda la olla, asegurándose de que la red permanezca uniformemente esparcida a medida que se empuja hacia abajo entre las dos ollas. Inserte el palo de fibra de vidrio entre las dos ollas y empújelo hasta la parte inferior de toda la olla. Asegurarse de que está en el lado exterior de la red y no empuja la red.

Antes de empujar el soporte de la red hasta el fondo, empuje la red hacia abajo a mano desde el interior de la olla y ajústela para que se extienda uniforme y firmemente sobre la parte inferior, lo que asegurará un drenaje adecuado. Deslice el anillo de la junta de la parte inferior de la olla, establezca un tercio del camino hacia arriba en el lado de la olla, asegurándose de que este párpado en el anillo se abra hacia la parte inferior de la olla. Etiquete las ollas de acuerdo con sus ubicaciones en la matriz dentro del invernadero.

Para cultivar las plantas, germinar las semillas en bandejas de cavidades con el medio de maceta deseado. Comience el experimento cuando la planta transpira aproximadamente el 10% de la capacidad máxima de agua de la maceta. Deje algunas cavidades sin plántulas para las mediciones del peso del suelo, o detalles, siga el manuscrito del texto.

Antes de comenzar un nuevo experimento, nivele y calibre los sínsímetros utilizando un nivel de espíritu y pesos estándar. Realice la calibración del peso mientras el contenedor verde, incluidos todos los enchufes, está en la celda de carga siguiendo los pasos del manuscrito de texto. Para iniciar un nuevo experimento, abra el software operativo y, a continuación, abra la pestaña de experimentos en el menú situado en el lado izquierdo de la pantalla.

Haga clic en Crear nuevo. Asigne un nombre al experimento y haga clic en Aceptar. Abra el nuevo experimento. A continuación, abra las plantas y haga clic en Crear nuevo.

En la ventana, cambie el nombre de la planta, la posición, el peso de la lágrima y el tipo de suelo. A continuación, haga clic en Aplicar. Haga clic en Plantas de nuevo, y la tabla aparecerá en la pantalla.

Exporte la tabla haciendo clic en Exportar plantas en la esquina inferior izquierda de la tabla. A continuación, abra el archivo de Excel guardado. Cambie los parámetros según sea necesario y guárdelos.

Haga clic en Importar plantas en la esquina inferior izquierda de la tabla. Cuando aparezca una pequeña ventana que diga que las plantas se importaron correctamente, haga clic en Aceptar. Y compruebe si los cambios realizados en el archivo de Excel se han importado correctamente. Haga clic en el nuevo experimento y en Iniciar experimento en la ventana que aparece.

Finalmente haga clic en Aceptar para comenzar a grabar datos de este experimento. Pesar las ollas vacías pre-preparadas. Si se utilizan piezas similares entre sí, el peso medio de 10 de ellas será suficiente.

Mezcle bien el medio de maceta con abundante agua, a menos que se utilice arena u otros medios de suelo homogéneos. Y llene uniformemente todas las ollas vacías pre-preparadas. Toque la parte inferior de la olla contra el suelo varias veces para asegurarse de que el medio de maceta está bien distribuido.

Inserte un molde de un molde de cavidad que sea similar en forma y tamaño al tapón de tierra de la raíz de las plántulas en el centro del medio de maceta. Y empújalo por completo. Regar bien las ollas y enjuagar el exterior de las ollas.

Luego démúles drenar durante 30 minutos antes de continuar con el siguiente paso. Coloque todas las ollas de campo en la matriz de lysimeter en los contenedores verdes de acuerdo con el diseño experimental. Asegurarse de que los tapones de los contenedores verdes están en el lugar correcto, y que los contenedores verdes están colocados correctamente en la ranura.

En el software operativo, abra la pestaña experimento y haga clic en la pestaña Medir componentes en el nuevo experimento. Confirme la nueva medición a partir del tiempo indicado en la parte superior de la pantalla, ya que la muestra anterior estaba activada. Haga clic en Objeto de medida.

Haga clic en Siguiente cuando aparezcan las ponderaciones de registro y las ventanas de etiquetas Delta. En la ventana de la etiqueta Registro, asigne a la nueva metaetiqueta el nombre de la primera medida y haga clic en Finalizar. Cuando aparezca la ventana de peso grabada correctamente, haga clic en Aceptar. Coloque los goteros de riego multisalter y las cubiertas de la olla en cada maceta en el nanómetro.

Confirme la nueva medición y haga clic en Medir objeto de nuevo. Haga clic en Siguiente cuando aparezcan los pesos del registro. En la ventana Etiqueta Delta, seleccione la primera medida en la sección metaetiquetas para restar y haga clic en Siguiente.

En la ventana de registro de etiquetas, asigne a las nuevas metaetiquetas el nombre de componentes estáticos y haga clic en Finalizar. Cuando aparezca la ventana de peso grabada correctamente, haga clic en Aceptar. Haga clic en Plantas en el lado izquierdo y asegúrese de que los valores se actualizan. A continuación, en el nuevo experimento, abra la pestaña escenarios de tratamiento y haga clic en Crear nuevo.

En el plan, haga clic en el nuevo paso. En el centro de la pantalla, elija el nombre de las pruebas designadas para el tratamiento y confirme haciendo clic en Aceptar. Elija nunca para la terminación y el tecleo se aplica. Abra los tratamientos de riego en el lado izquierdo del nombre de las pruebas elegidas.

Haga clic en el nuevo paso. En el centro de la pantalla, cambie el tiempo de apertura de la válvula unos minutos antes de la hora actual, junto con otros parámetros requeridos por el experimento y haga clic en Aplicar. Abra las plantas bajo el nuevo experimento y haga clic en el nuevo nombre de la planta.

En el centro de la pantalla, cambie el plan de tratamiento a plan. Aparecerá una ventana, haga clic en Aceptar para confirmar. Compruebe que el paso tiene el mismo nombre que el nombre de la prueba de riego.

A continuación, haga clic en Aplicar. Compruebe visualmente que todas las ollas están regadas y que el exceso de líquido de riego está goteando fuera del tapón de drenaje perforado del recipiente verde. Retire el tapón no perforado del recipiente verde y deje que el agua drene por completo.

A continuación, vuelva a colocar el enchufe. Abra la pestaña del experimento y haga clic en Medir componentes en el nuevo experimento. Después de confirmar la medición, haga clic en Medir objeto en los parámetros de la planta de medida.

Después de hacer clic en las ponderaciones de registro y las ventanas de etiquetas Delta, asigne a las nuevas metaetiquetas el nombre cast-pre y haga clic en Finish (Finalizar). Haga clic en Aceptar cuando aparezca la ventana de peso grabado correctamente. Saca suavemente los moldes de las ollas.

Haga clic en Componentes de medida y confirme la medición como antes. En Parámetros del plan de medida, haga clic en Medir objeto. Haga clic en Siguiente cuando aparezca la ventana de ponderaciones de registro.

Seleccione cast-pre en la sección meta-tags para restar y haga clic en Next (Siguiente). En la ventana de registro de etiquetas, asigne a la nueva metaetiqueta el nombre de cast-post y haga clic en Finalizar. Haga clic en las plantas del lado izquierdo y asegúrese de que los valores se actualizan.

En la mesa de la planta, actualice manualmente el peso de la lágrima con el peso de las ollas vacías pre-preparadas tomadas manualmente. Haga clic en Medir componentes y confirme la medición. En Los parámetros del plan de medida, haga clic en Medir el peso húmedo del suelo.

Haga clic en Aceptar cuando aparezca una pequeña ventana para confirmarla. Haga clic en Plantas y compruebe que los valores se actualizan. Mida manualmente el peso promedio de cinco a 10 cavidades llenas de suelo que están bien regadas y bien drenadas sin plántulas.

Una vez más, haga clic en Medir componentes y confirme la medición. Haga clic en Establecer plántulas a granel peso del suelo. Cuando aparece una ventana pequeña, introduzca el peso medio del volumen del suelo y haga clic en Aceptar. Haga clic en Plantas y compruebe que los valores se actualizan.

Vuelva a medir los parámetros de la planta y haga clic en Medir el peso neto inicial de la planta. En la ventana de registro de etiqueta, seleccione establecer nuevo registro como punto de referencia de peso neto del centro y haga clic en Finalizar. Haga clic en Aceptar cuando aparezca la ventana de peso con éxito, haga clic en Plantas y compruebe que los valores se actualizan.

Asegúrese de que las plántulas en las bandejas de la cavidad están bien irrigadas, tire suavemente de las plántulas con sus raíces del enchufe del suelo de las cavidades, teniendo cuidado de no herirlas. Y colóquelos cuidadosamente en las cavidades hechas por moldes en las ollas. Repita la medición del peso neto de la planta como se describió anteriormente en la medición de metaetiquetas.

Para considerar el agua de reserva en el contenedor verde, siga las instrucciones del manuscrito de texto para asegurarse de que el contenedor de grano está lleno. Vuelva a medir los parámetros del plan y haga clic en Medir el peso del agua de reserva. Haga clic en Aceptar cuando aparezcan las ventanas de peso de agua de reserva y éxito.

Haga clic en Plantas y exporte la tabla haciendo clic en Exportar plantas en la esquina inferior izquierda de la tabla. Abra el archivo de Excel y reste el peso neto de la planta medido, y sembrando el peso del suelo a granel de la medición de peso de agua reservada, y ahorre. Haga clic en Actualizar plantas en la esquina inferior izquierda de la tabla.

Seleccione el archivo de Excel y haga clic en Abrir para actualizar. Cuando aparezca la ventana Actualizar plantas, haga clic en Aceptar. Compruebe que los valores se actualizan. En los parámetros de la planta de medida, haga clic en Calcular peso seco del suelo.

Cuando aparezca la ventana, inserte el peso húmedo del suelo y el peso seco del suelo, o inserte el contenido de agua del suelo calculado manualmente. Haga clic en Aplicary, a continuación, haga clic en Finalizar. Cuando aparezca una ventana, haga clic en Aceptar para confirmar.

Siga el manuscrito de texto para calcular estos valores de contenido de agua del suelo. Abra los tratamientos de riego y haga clic en Crear nuevo y coloque el nombre y haga clic en Aceptar. Abra el nuevo nombre de riego y haga clic en Crear nuevo. A continuación, abra el plan de tratamiento predeterminado, establezca la hora de apertura de la válvula y otros parámetros según sea necesario y haga clic en Aplicar.

Esto demuestra un escenario de tratamiento de riego dinámico y modulador para todo el período experimental basado en las preferencias del usuario. Abra escenarios de tratamiento, abra el plan y haga clic en el nombre del plan predeterminado. Elija un nombre de tratamiento de la lista y haga clic en Aceptar para confirmar.

Elija las condiciones apropiadas para la terminación y el tecleo se aplica. Todas las posibilidades incluyen una opción de tiempo de espera que cerrará el toque incluso si no se alcanzan las condiciones establecidas. Por último, siga las instrucciones del manuscrito para completar la tabla del plan.

Abra el software de análisis de datos e inicie sesión con su nombre de usuario y contraseña. Haga clic en Seleccionar experimento y, a continuación, en Seleccionar sistema de control y seleccione experimento. En la columna del lado izquierdo de la pantalla, haga clic en Experimentos y escriba el nombre del experimento en la barra de nombres debajo de la sección de búsqueda.

El nombre del experimento aparecerá debajo de la sección de búsqueda en la sección del experimento. Haga clic en el nombre del experimento para abrir la información y las secciones de la planta. En la sección de información, edite las fechas de inicio y finalización de WUE para el período de al menos tres días antes del inicio del tratamiento contra la sequía.

A continuación, haga clic en Actualizar. El WUE y el valor R al cuadrado para cada maceta aparecerán o se actualizarán en la sección de la planta. En la sección de la planta, elija o excluya cualquier centro o maceta con un valor WUE negativo o un valor R cuadrado inferior a 0,5.

Haciendo clic en el símbolo de los ojos debajo de la columna activa, que luego se volverá rojo. Los datos WUE se pueden exportar como un archivo de Excel haciendo clic en Exportar datos en la sección de la planta. Las condiciones ambientales fueron monitoreadas a lo largo del experimento por una sonda atmosférica.

Los datos recogidos, muestran la radiación fotosintéticamente activa y el déficit de presión de vapor durante diferentes días. Y a lo largo de cada día. El contenido volumétrico de agua de las macetas tratadas por sequía se midió mediante sondas de suelo durante todo el período experimental.

Los datos recogidos de una planta indica tratada por sequía se muestran aquí. El peso medio calculado de la planta aumenta consistentemente entre el control de la karla y los tratamientos de sequía de karla durante la primera etapa del experimento cuando todas las plantas recibieron riego similar. Cuando el tratamiento de la sequía se aplicó a las plantas de karla, esas plantas dejaron de aumentar de peso no reanudaron el aumento de peso hasta la etapa de recuperación.

En ese momento, hubo un aumento de peso que procedió más lentamente de lo que se observó para los controles. Por el contrario, los pesos de las plantas de control de karla aumentaron continuamente durante todo el período experimental. Otros métodos como la recolección de muestras para la expresión génica, el contenido mineral y la actividad fotosintética se pueden hacer durante este experimento con una referencia precisa al comportamiento de la planta y las condiciones ambientales.

El fenotipado funcional es un método práctico de caracterización de interacciones del entorno vegetal, que proporciona al usuario una buena herramienta para comparar diferentes perfiles de respuesta de la planta en diferentes condiciones ambientales. Cada perfil específico podría ser seleccionado para un estudio más profundo o como una fuente de rasgos fisiológicos beneficiosos para los programas de cría.