Article de méthode

Un protocole de Rhizobox optimisé pour visualiser la croissance racinaire et la réceptivité aux nutriments localisées

DOI :

10.3791/58674

⸱

22 octobre 2018

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1Department of Plant Sciences, University of California at Davis, 2Department of Natural Resources and the Environment, University of New Hampshire

Dans cet article

Résumé

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Visualisation et en mesurant la croissance racinaire in situ sont extrêmement difficile. Nous présentons une méthode de rhizobox personnalisable pour suivre le développement racinaire et prolifération au fil du temps en réponse à l’enrichissement en éléments nutritifs. Cette méthode est utilisée pour analyser les différences génotypiques maïs dans la plasticité de la racine en réponse à une source d’azote organique.

Résumé

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Racines sont notoirement difficiles à étudier. Le sol est une barrière à la fois visuelle et mécanique, rend difficile de suivre les racines in situ sans récolte destructrice ou des équipements coûteux. Nous présentons une méthode de rhizobox personnalisable et abordable qui permet la visualisation non destructive de la croissance des racines au fil du temps et est particulièrement bien adapté à l’étude de plasticité de la racine en réponse à des plaques de ressources localisé. La méthode a été validée par l’évaluation de la variation génotypique maïs dans les réponses de la plasticité aux patches contenant des résidus de légumineuses marqué N 15. Méthodes sont décrites pour obtenir des mesures de développement représentant au fil du temps, mesurer la densité de longueur des racines dans des parcelles contenant des ressources et de contrôle, calculer le taux de croissance des racines et déterminer 15N récupération par les racines et les pousses. Avantages, mises en garde et le potentiel de futures applications de la méthode sont également discutées. Bien qu’il faut pour s’assurer que des conditions expérimentales ne pas biaiser les données sur la croissance racinaire, le protocole de rhizobox présenté ici donne des résultats fiables si réalisée avec suffisamment d’attention aux détails.

Introduction

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Bien que souvent négligée par rapport à leurs homologues hors sol, les racines jouent un rôle essentiel dans l’acquisition de nutriments végétaux. Étant donné le coût de carbone importante de racine construction et d’entretien, les plantes ont évolué des mécanismes pour développer des racines seulement où se nourrir vaut l’investissement. Système racinaire peut ainsi efficacement et de manière dynamique mine patches de ressource de proliférer dans les hotspots, cytoprotectrices taux de captation et de nutriments rapidement translocation vers le phloème pour autre transport1. Les réponses de plasticité peuvent varier considérablement entre les p....

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Protocole

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1. préparation des panneaux arrière et avant et entretoises

  1. Préparer les panneaux avant et arrière.
    1. Deux morceaux d’acrylique épais transparent 0,635 cm à 40,5 cm de large sur 61 cm de long par boîte ou acheter pièces prédécoupées (voir Table des matières).
    2. À l’aide d’un foret conçu pour le verre acrylique, percer des trous 0,635 cm de diamètre 1,3 cm des bords latéraux à 2,5, 19, 38 et 53,3 cm du haut. Percer les trous 1,3 cm du bord inférieur à 2,5, 20,3 et 38 cm du côté gauche (Figure 1).
      Remarque : Il est plus efficace d’utiliser une perceuse à colonne pour une pile de six à dix feuille....

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Résultats

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Racines a grandi préférentiellement contre l’arrière de la boîte, comme prévu. Longueur totale des racines tracée sur le dos de la boîte varie de 400 à 1 956 cm, comparativement à 93-758 cm sur le devant de la boîte. Les coefficients de corrélation de Pearson ont été calculés entre la longueur des racines numérisés et la longueur des racines tracée sur le devant de la boîte, l’arrière de la boîte, et la somme avant et arrière a été utilisée pour déterminer si retraçant fidèlement reflété .......

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Discussion

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Les rhizoboxes décrits dans le présent protocole peut être utilisé pour répondre à des questions variées en science de racine et de la rhizosphère et ont trouvé divers utilise ailleurs10,20,21,22,23 , 24 , 25. d’autres chercheurs ont capté des images Time-lapse de rhizoboxes

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Les auteurs aimerait remercier des évaluateurs anonymes pour leurs commentaires, ainsi que J.C. Cahill et Tan Bao d’orientation initiale sur l’élaboration du protocole de rhizobox. A été financé par la Fondation pour l’alimentation et l’Agriculture Research, le US Department of Agriculture (USDA) National Institute of Food and Agriculture, Agricultural Experiment Station projet CA-D-PLS-2332-H, à A.G. et par le Department of Plant de UC Davis Sciences grâce à une bourse de J.S.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Tuyau en PVC de 1,27 cm de diamètreJM Eagle530048305 cm par boîte, coupé en longueurs comme spécifié dans le protocole
Coudes latéraux en PVCLasco 3154982 par boîte
Coudes à 90 degrés en PVCCharlottePVC 02300 06004 par boîte
Joints en Ten PVC CharlottePVC 02402 06004 par boîte
Vitres en acrylique extrudéTAP PlasticsN/D2 par boîte, 0,64 cm d’épaisseur x 40,5 cm de large x 61 cm de long
Entretoises en PEHD (côtés)TAP PlasticsN/A2 par boîte, 0,64 cm d’épaisseur x 2,5 cm de large x 57 cm de long
Entretoises en PEHD (bas)TAP PlasticsN/A1 par boîte, 0,64 cm d’épaisseur x 2,5 cm de large x 40,5 cm de long
Entretoises en PEHD (patch)TAP PlasticsN/A2 par boîte, 0,64 cm d’épaisseur x 3,8 cm de largeur x 28 cm de longueur
Ouate de polyesterFairfield#A-X90Bande de 2,5 cm x 40,5 cm par boîte Vis
20 filetagesN/AN/A3,2 cm de long, 0,64 cm de diamètre
RondellesN/AN/A0,64 cm de diamètre intérieur
Écrous hexagonauxN/AN/Adimensionnés pour s’adapter aux vis
Tissu de privation de lumièreAmericover, Inc.Bold 8WB26.51 pièce de 95 cm de large et 69 cm de long par boîte
SableQuikreten° 1113
Terre de champN/AN/A
Transparents pour le traçageFXNFXNT1319100SUn par côté de la boîte à tracer
à

Références

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  1. Hodge, A. Roots: The Acquisition of Water and Nutrients from the Heterogeneous Soil Environment. Progress in Botany 71. , 307-337 (2010).
  2. Grossman, J. D., Rice, K. J. Evolution of root plasticity responses to variation in soil nutrient distribution and concentration. Evolutionary Applications. 5 (8), 850-857 (2012).

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Mots-clés

Rhizobox ProtocolRoot Growth VisualizationLocalized Nutrient PatchesNon Destructive ImagingMaize Genotypic VariationNitrogen 15 RecoveryRoot Length DensitySoil Substrate PreparationTransparency Film TracingPVC Frame Assembly

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