Un protocole d'écran mutant de signalisation de transmission de force tactile et répétable de travail pour l'étude de la thigmomorphogenesis d'une plante modèle Arabidopsis thaliana

Nous construisons une machine automatique de force tactile pour observer la morphogenèse de signal de plante. Les bras robotiques que j’ai installés avec des brosses à cheveux humaines pour appliquer une force tactile douce sur les plantes. En comparaison avec le toucher humain de doigt, la machine humaine automatique de contact de cheveux peut offrir plus d’économie de main-d’œuvre, une charge uniforme de force tactile.

Le temps requis pour une ronde de chargement de force peut être limité en quelques minutes. Par rapport à plusieurs heures de toucher des doigts et un coton-tige tactile, la machine robotique peut en grande partie améliorer la recherche sur la réponse mercantile végétale. En augmentant l’efficacité et la population de plantes traitées, nous prévoyons que la machine tactile automatique sera appliquée dans quatre écrans mutants de signalisation et les études de réponse mercantile chez les plantes et les animaux.

Pour commencer, testez le taux de germination de chaque génotype après avoir nourri les graines sur une plaque d’agar de 8 % avec un milieu de SP pendant sept jours. Selon le taux de germination, préparer les graines quatre à cinq fois plus que le nombre désiré de plantes à produire. Plonger les graines dans l’eau froide dans des tubes en plastique de 1,5 millilitre et couvrir de papier d’aluminium pour les garder dans l’obscurité.

Conserver à quatre degrés Celsius pour l’imbibition des graines. Cinq à sept jours après l’imbibition, choisissez le sol approprié pour la croissance des plantes. Évitez les grosses touffes et utilisez une fourchette pour les mélanger de façon homogène.

Préparer 24 tasses en plastique de 207 millilitres d’un diamètre supérieur de 7,4 centimètres. Percer trois trous ronds au fond des tasses à des fins d’irrigation. Remplissez ces tasses en plastique d’un sol mélangé.

Laissez le sol s’empiler jusqu’à environ un centimètre plus haut que la jante de tasse et utilisez une règle pour aplatir doucement la surface du sol empilé. Transférer 24 tasses dans un plateau en plastique. Réglez l’intensité lumineuse de la chambre de croissance entre 180 et 240 microeinsteins par seconde par mètre carré, ce qui est plus élevé que le rayonnement actif photosynthétique pour une croissance rapide des plantes.

Réglez l’état de lumière à 24 heures constante. Réglez la température de la chambre de croissance à un 23,5 plus ou moins 1,5 degrés Celsius et l’humidité entre 35 et 45%Ajouter 2,5 litres d’eau dans chaque plateau. Laissez le sol absorber l’eau des trous situés au fond des tasses et attendre que la surface du sol tombe au niveau de la jante de tasse.

Deux heures plus tard, semer trois à quatre graines en un seul endroit et quatre taches réparties uniformément dans une tasse. Placer un couvercle en plastique transparent au-dessus de chaque plateau et laisser germer les graines pendant une semaine. Ensuite, retirer le couvercle et laisser pousser les semis pendant une autre semaine.

Irriguer les plantes avec 1,5 litres d’eau tous les deux jours après la germination des graines. Neuf à dix jours après le semis des graines, retirer les pousses supplémentaires en éclaircissant. Utilisez de minuscules ciseaux pour couper les chutes et éviter de retirer directement toute la plante du sol.

Trois à quatre individus végétaux de taille similaire dans chaque tasse. Pour installer des brosses à cheveux tactiles sur les bras robotiques, utilisez d’abord de la colle pour fixer une couche de cheveux humains uniformément sur une règle d’acier de 330 millimètres de long. La longueur des cheveux est de 126 millimètres.

Avec deux pinces métalliques, attachez ces règles d’acier sur les bras robotiques. Dans le panneau de commande, réglez la hauteur des bras de la machine le long de la dimension verticale en appuyant sur Jog F plus pour soulever et Jog R moins pour abaisser les bras robotiques et les brosses. Gardez le bout des brosses à cheveux 5 centimètres plus bas que la jante de tasse.

Appuyez sur l’Inc F plus ou R moins pour préexécuter la machine un à deux cycles pour s’assurer que tous les individus de l’usine sont touchés. Avant l’expérience officielle, utilisez une balance électronique pour mesurer la force tactile. Ajustez la hauteur des bras de la machine pour maintenir la force de contact entre un et deux millinewtons.

Ensuite, réglez manuellement la position de départ des bras de machine le long de la dimension horizontale. Laissez les brosses à cheveux pendre au bord de chaque plateau. Appuyez peu à peu sur Jog F plus ou Jog R moins pour déplacer le bras de la machine horizontalement pour vous assurer qu’aucune plante n’est touchée avant le début de l’expérience de toucher.

Réglez la distance de déplacement de brosse à cheveux dans la dimension horizontale à 365 millimètres en appuyant sur le bouton de voyage. Appuyez sur Inc F plus ou R moins pour déplacer les bras de la machine pour obtenir une distance de déplacement complète et s’assurer que toutes les plantes traitées sont touchées. Ensuite, appuyez sur le bouton de vitesse automatique pour régler la vitesse de déplacement le long de l’axe x des bras de la machine à 5000 millimètres par minute.

Appuyez sur le bouton cycle mineur pour définir le temps de toucher à 20 essais égal à 40 touches par tour. Réglez l’intervalle de répétition du tour tactile à 480 minutes par jour en appuyant sur le bouton d’époque majeur qui permet aux brosses à cheveux de toucher les plantes pendant trois tours par jour avec un intervalle de huit heures. La machine démarre automatiquement un nouveau tour de touche lorsque le compte à rebours tourne à zéro.

Réglez le cycle majeur à 12 essais pour permettre à la machine de toucher les plantes pendant 12 tours dans un délai de quatre jours. Appuyez sur le bouton de démarrage pour lancer le programme prédéfinie. Ajustez et calibrez les brosses et les pointes de cheveux à la même hauteur tous les jours pendant toute la période de toucher.

Pour suivre le jour de boulonnage de chaque plante dans le cadre d’une expérience de toucher, observez la première tige inflorescente de chaque plante tous les jours. Mesurez la longueur et enregistrez la durée de la croissance lorsqu’elle atteint un centimètre, ce qui signifie qu’elle est passé de la phase végétative à la phase de reproduction. La mesure du rayon de rosette, prendre des photos de l’ensemble du plateau à partir du haut.

Utilisez un logiciel de traitement d’image pour mesurer la distance entre le centre de la rosette et la pointe de la plus longue feuille avec la jante de tasse comme règle. Pour mesurer la rosette, d’abord, enlever l’inflorescence sans affecter le reste des organes de rosette. Prenez des photos du haut de chaque plante avec une règle d’échelle placée à proximité.

Dans le logiciel de traitement d’image, mesurez la surface horizontale en deux dimensions des feuilles de rosette. Dans cette expérience coton-tige traitement tactile manuel a été comparé avec la machine conduit traitement tactile des cheveux sur le contrôle de type sauvage Columbia zéro plantes. Boulonnage retardé 1,7 jours après un traitement continu au toucher des cotons-tiges.

De même, pour le toucher automatique des cheveux entraîné par la machine, on a observé un boulonnage retardé. L’analyse univariable des risques cox montre que le risque de boulonnage des plantes du groupe tactile est de 31 % et de 52 % par rapport aux plantes du groupe témoin, respectivement. Cependant, ce retard de boulonnage n’a pas été observé sur les mutants insertionnels tDNA, NKK un et NKK deux.

Le modèle univarié de risques proportionnels cox montre que seul le type sauvage Columbia zéro présentait une différence significative entre les plantes de contrôle et les plantes tactiles avec une HR estimée à 41. Pour les changements morphologiques, la plante zéro de type sauvage Columbia a montré un rayon de rosette significativement plus petit et une longueur de feuille plus courte après trois jours de contact automatique constant et répétitif à la machine. La surface de rosette projetée est passée de 20 à 16 centimètres carrés après 13 jours de toucher.

Pour s’assurer que le chargement de la force tactile ne mène pas à la blessure, la force de contact appropriée doit être réglée avec soin. Un ensemble de conditions de croissance appropriées sont nécessaires pour produire une plante arabidopsis appropriée pour l’analyse de réponse tactile. Par exemple, 24 heures d’intensité lumineuse entre 180 et 240 microeinstein par mètre carré par seconde sont nécessaires pour observer la morphogenèse du signal.

Pour s’étendre aux autres formes de chargement mécanique de la force, la machine peut également être modifiée avec de la buse d’aspersion d’eau ou des souffleurs de vent pour imiter les effets de pluie ou de vent, respectivement à l’avenir.