Une plate-forme télémétrique et gravimétrique pour le phénotypage physiologique en temps réel des interactions plante-environnement

Les plantes réagissent à l’environnement de façon très complexe. Les traits physiologiques sont parmi les plus rapides à réagir. Habituellement, beaucoup plus tôt que les différences morphologiques peuvent être détectées.

Cette méthode de phénotypage fonctionnel à haute résolution permet de quantifier les interactions de l’environnement de la plante de façon continue et destructrice sous de nombreux traitements. Ce système peut être utilisé pour des mesures en temps réel d’un large éventail de traits physiologiques, sur de nombreuses plantes simultanément sans aucune analyse majeure tout en contrôlant les conditions pour chaque plante de la région. Ici, nous démontrons le protocole le plus détaillé.

Cependant, nous recommandons que les utilisateurs commencent pour la première fois par un protocole simplifié, ce qui facilite la connaissance des procédures expérimentales, du matériel et des logiciels les plus importants. Itamar Shenhar, étudiant en master chez MyLab Begin, démontrera la procédure en insérant le filtre du sol dans le pot. Étendre le maillage en nylon sur le dessus de l’ensemble du pot et placer le support net sur le dessus du filet.

Puis poussez lentement le support net à mi-chemin vers le bas de l’intérieur de l’ensemble du pot, en s’assurant que le filet reste uniformément étalé comme il est poussé vers le bas entre les deux pots. Insérez le bâton de fibre de verre entre les deux pots et poussez-le jusqu’au fond du pot entier. S’assurer qu’il est sur le côté extérieur du filet et ne pousse pas le filet.

Avant de pousser le support net tout le chemin vers le bas, poussez le filet vers le bas à la main de l’intérieur du pot et ajustez-le de sorte qu’il soit étendu uniformément et étroitement au-dessus du fond, qui assurera le drainage approprié. Faites glisser l’anneau de joint du fond du pot mis en place un tiers du chemin vers le haut du côté de la casserole, en s’assurant que ce couvercles dans l’anneau ouvert vers le fond du pot. Étiquetez les pots en fonction de leurs emplacements dans le tableau à l’intérieur de la serre.

Pour faire pousser les plantes, faire germer les graines dans des plateaux de cavité avec le milieu de mise en pot désiré. Commencez l’expérience lorsque la plante transpire environ 10 % de la capacité maximale d’eau du pot. Laissez quelques cavités sans semis pour les mesures du poids du sol, ou les détails, suivez le manuscrit du texte.

Avant de commencer une nouvelle expérience, niveler et calibrer les lysimeters à l’aide d’un niveau d’esprit et de poids standard. Effectuez l’étalonnage de poids pendant que le récipient vert, y compris tous les bouchons, il est dans la cellule de charge en suivant les étapes du manuscrit de texte. Pour démarrer une nouvelle expérience, ouvrez le logiciel d’exploitation, puis ouvrez l’onglet expériences dans le menu sur le côté gauche de l’écran.

Cliquez sur Créer nouveau. Nommez l’expérience et cliquez sur OK. Ouvrez la nouvelle expérience. Ouvrez ensuite les plantes et cliquez sur Créer de nouvelles.

Dans la fenêtre, changer le nom de la plante, la position, le poids des déchirures et le type de sol. Cliquez ensuite Appliquer. Cliquez à nouveau sur Plantes, et la table apparaîtra à l’écran.

Exportez le tableau en cliquant sur Les plantes exportatrices dans le coin inférieur gauche de la table. Ouvrez ensuite le fichier Excel enregistré. Modifiez les paramètres au besoin et économisez.

Cliquez sur Import Plants dans le coin inférieur gauche de la table. Quand une petite fenêtre apparaît en disant, les plantes importées avec succès, cliquez sur OK. Et vérifiez si les modifications que vous avez apportées dans le fichier Excel ont été importées avec succès. Cliquez sur la nouvelle expérience et sur Démarrer l’expérience dans la fenêtre qui apparaît.

Enfin cliquez sur OK pour commencer à enregistrer les données de cette expérience. Peser les pots vides pré-préparés. Si vous utilisez des pièces semblables les unes aux autres, le poids moyen de 10 d’entre elles sera suffisant.

Bien mélanger le milieu de mise en pot avec beaucoup d’eau, à moins que du sable ou d’autres supports de sol homogènes ne soient utilisés. Et remplissez uniformément tous les pots vides pré-préparés. Appuyez sur le fond du pot contre le sol à quelques reprises pour vous assurer que le milieu de mise en pot est bien réparti.

Insérez un moulage d’un moule de cavité qui est semblable dans la forme et la taille au bouchon de sol de racine des semis dans le milieu du milieu de mise en pot. Et poussez-le complètement. Arrosez bien les pots et rincez l’extérieur des pots.

Ensuite, laissez-les s’écouler pendant 30 minutes avant de passer à l’étape suivante. Placez tous les pots de champ sur le tableau de lysimètre dans les récipients verts selon la conception expérimentale. S’assurer que les bouchons des contenants verts sont au bon endroit et que les contenants verts sont bien positionnés dans la rainure.

Dans le logiciel d’exploitation, ouvrez l’onglet expérience et cliquez sur l’onglet Composants de mesure dans le cadre de la nouvelle expérience. Confirmez la nouvelle mesure à partir du temps donné en haut de l’écran au fur et à mesure que l’échantillon précédent était en cours. Cliquez sur L’objet de mesure.

Cliquez ensuite lorsque les poids d’enregistrement et les fenêtres d’étiquette Delta apparaissent. Dans la fenêtre d’enregistrement de l’étiquette, nommez la nouvelle méta-balise comme première mesure et cliquez sur Terminer. Lorsque le poids est enregistré avec succès fenêtre apparaît, cliquez sur OK. Placez les drippers d’irrigation multi-sortie, et les couvercles de pot sur chaque pot dans le lysimètre.

Confirmez la nouvelle mesure et cliquez à nouveau sur l’objet mesure. Cliquez ensuite lorsque les poids d’enregistrement apparaît. Dans la fenêtre d’identification Delta, sélectionnez la première mesure dans les méta-balises pour soustraire la section, et cliquez sur Suivant.

Dans la fenêtre d’enregistrement des balises, nommez les nouvelles méta-balises comme composants statiques et cliquez sur Finition. Lorsque le poids est enregistré avec succès fenêtre apparaît, cliquez sur OK. Cliquez sur Plantes sur le côté gauche, et assurez-vous que les valeurs sont mises à jour. Ensuite, dans le cadre de la nouvelle expérience, ouvrez l’onglet scénarios de traitement et cliquez sur Créer nouveau.

En cours de plan, cliquez sur la nouvelle étape. Au centre de l’écran, choisissez le nom des tests désignés pour le traitement et confirmez en cliquant sur OK. Choisissez jamais pour la résiliation et cliquez sur Appliquer. Ouvrez les traitements d’irrigation sur le côté gauche du nom des tests choisis.

Cliquez sur la nouvelle étape. Au centre de l’écran, modifiez l’heure d’ouverture de la vanne quelques minutes avant l’heure actuelle, ainsi que d’autres paramètres requis par l’expérience, et cliquez sur Appliquer. Ouvrez les plantes dans le cadre de la nouvelle expérience et cliquez sur le nouveau nom de la plante.

Au centre de l’écran, modifier le plan de traitement à planifier. Une fenêtre apparaîtra, cliquez sur OK pour confirmer. Vérifiez que l’étape a le même nom que le nom du test d’irrigation.

Cliquez ensuite Appliquer. Vérifiez visuellement que tous les pots sont irrigués et que l’excès de liquide d’irrigation s’écoule du bouchon de vidange perforé du récipient vert. Retirez la fiche nonperforée du récipient vert et laissez l’eau s’écouler complètement.

Remplacez ensuite la prise. Ouvrez l’onglet expérience et cliquez sur Les composants de mesure dans le cadre de la nouvelle expérience. Après confirmation de la mesure, cliquez sur Objet mesure sous mesure paramètres de l’usine.

Après avoir cliqué sur les poids d’enregistrement et les fenêtres d’étiquettes Delta, nommez les nouvelles méta-balises comme cast-pre et cliquez sur Finition. Cliquez SUR OK lorsque la fenêtre enregistrée avec succès apparaît. Retirer délicatement les plâtres des pots.

Cliquez sur Les composants de mesure puis confirmez la mesure comme avant. Sous les paramètres du plan de mesure, cliquez sur Objet de mesure. Cliquez ensuite lorsque la fenêtre de poids d’enregistrement apparaît.

Sélectionnez cast-pre dans les méta-balises pour soustraire la section, et cliquez sur Suivant. Dans la fenêtre d’enregistrement des balises, nommez la nouvelle méta-tag comme cast-post et cliquez sur Terminer. Cliquez sur les plantes sur le côté gauche et assurez-vous que les valeurs sont mises à jour.

Dans le tableau de l’usine, mettre à jour manuellement le poids de la déchirure avec le poids des pots vides pré-préparés pris manuellement. Cliquez sur Mesurer les composants et confirmer la mesure. Sous mesure des paramètres du plan, cliquez sur Mesurer le poids humide du sol.

Cliquez sur OK quand une petite fenêtre apparaît pour confirmation. Cliquez sur Plantes et vérifiez que les valeurs sont mises à jour. Mesurer manuellement le poids moyen de cinq à 10 cavités remplies de sol qui sont bien irrigués et bien drainés sans semis.

Encore une fois, cliquez sur Mesurer les composants et confirmer la mesure. Cliquez sur Set Seedlings poids du sol en vrac. Lorsqu’une petite fenêtre apparaît, entrez dans le poids moyen du sol en vrac et cliquez sur OK. Cliquez sur Plantes et vérifiez que les valeurs sont mises à jour.

Retour pour mesurer les paramètres de l’usine et cliquez sur Mesurer le poids net initial de l’usine. Dans la fenêtre d’enregistrement des balises, sélectionnez définir un nouveau record en tant que point de référence du poids net de l’usine et cliquez sur Finition. Cliquez SUR OK lorsque la fenêtre enregistrée avec succès apparaît, cliquez sur Plantes et vérifiez que les valeurs sont mises à jour.

Assurez-vous que les semis dans les plateaux de cavité sont bien irrigués, tirez doucement les semis avec leurs racines bouchon de sol des cavités, en prenant soin de ne pas les blesser. Et placez-les soigneusement dans les cavités faites par des moulages dans les pots. Répétez la mesure du poids net de la plante comme décrit précédemment dans la mesure des méta-étiquettes.

Pour tenir compte de l’eau de réserve dans le récipient vert, suivez les instructions du manuscrit du texte pour vous assurer que le contenant de grain est plein. Retournez mesurer les paramètres du plan et cliquez sur Mesurer le poids de l’eau de réserve. Cliquez SUR OK lorsque le poids de l’eau de réserve et les fenêtres de succès apparaissent.

Cliquez sur Plantes et exportez le tableau en cliquant sur Plantes exportatrices dans le coin inférieur gauche de la table. Ouvrez le fichier Excel et soustrayez le poids net des plantes mesuré, et ensemencer le poids du sol en vrac de la mesure réservée du poids de l’eau, et économisez. Cliquez sur Mettre à jour les plantes dans le coin inférieur gauche de la table.

Sélectionnez le fichier Excel et cliquez sur Ouvrir pour mettre à jour. Lorsque la fenêtre des plantes de mise à jour apparaît, cliquez sur OK. Vérifiez que les valeurs sont mises à jour. Sous mesure des paramètres végétaux, cliquez sur Calculer le poids sec du sol.

Lorsque la fenêtre apparaît, insérez le poids humide du sol et le poids sec du sol, ou insérez la teneur en eau du sol calculée manuellement. Cliquez sur Appliquer, puis cliquez sur Finition. Lorsqu’une fenêtre s’apparaît, cliquez sur OK pour confirmer.

Suivez le manuscrit du texte pour calculer la valeur de la teneur en eau du sol. Ouvrez les traitements d’irrigation et cliquez sur Créer nouveau et mettre le nom et cliquez sur OK. Ouvrez le nouveau nom d’irrigation et cliquez sur Créer nouveau. Ouvrez ensuite le plan de traitement par défaut, définissez l’heure d’ouverture de la valve et d’autres paramètres au besoin et cliquez sur Appliquer.

Cela démontre un scénario de traitement d’irrigation dynamique et modulant pour toute la période expérimentale en fonction des préférences des utilisateurs. Ouvrez les scénarios de traitement, ouvrez le plan et cliquez sur le nom du plan par défaut. Choisissez un nom de traitement de la liste et cliquez sur OK pour confirmer.

Choisissez les conditions appropriées pour la résiliation et cliquez sur Appliquer. Toutes les possibilités incluent une option de délai d’attente qui fermera le robinet même si les conditions définies ne sont pas atteintes. Enfin, suivez les instructions manuscrites pour compléter le tableau du plan.

Ouvrez le logiciel d’analyse de données et connectez-vous avec votre nom d’utilisateur et votre mot de passe. Cliquez sur Sélectionnez Expérience, puis sur sélectionnez le système de contrôle et sélectionnez l’expérience. Dans la colonne côté gauche de l’écran, cliquez sur Expériences et tapez le nom de l’expérience dans la barre de nom sous la section recherche.

Le nom de l’expérience apparaîtra alors en dessous de la section de recherche dans la section expérience. Cliquez sur le nom de l’expérience pour ouvrir les informations et les sections de la plante. Dans la section info, modifiez les dates de début et de fin de l’EUE pour la période d’au moins trois jours avant le début du traitement de la sécheresse.

Cliquez ensuite sur Mise à jour. La wue et la valeur au carré R pour chaque pot apparaîtront ou seront mises à jour dans la section plante. Dans la section plante, choisissez ou excluez toute plante ou pot ayant une valeur WUE négative ou une valeur au carré R inférieure à 0,5.

En cliquant sur le symbole des yeux sous la colonne active, qui deviendra alors rouge. Les données WUE peuvent être exportées sous forme de fichier Excel en cliquant sur Les données d’exportation dans la section usine. Les conditions environnementales ont été surveillées tout au long de l’expérience par une sonde atmosphérique.

Les données recueillies, montre photosynthetically rayonnement actif et déficit de pression de vapeur pour différents jours. Et tout au long de chaque jour. La teneur en eau volumétrique des pots traités par la sécheresse a été mesurée par des sondes de sol tout au long de la période expérimentale.

Les données recueillies à partir d’une plante indica traitée par sécheresse sont présentées ici. Le poids moyen calculé des plantes augmente régulièrement parmi le contrôle de la karla et les traitements de sécheresse de karla au cours de la première étape de l’expérience lorsque toutes les plantes ont reçu une irrigation similaire. Lorsque le traitement contre la sécheresse a été appliqué aux plantes de karla, ces plantes ont cessé de prendre du poids n’ont pas repris du poids jusqu’au stade de récupération.

À ce moment-là, il y a eu une augmentation de poids qui s’est déroulée plus lentement que ce qui a été observé pour les commandes. En revanche, les poids des plantes de contrôle de karla ont augmenté continuellement tout au long de la période expérimentale. D’autres méthodes comme la collecte d’échantillons pour l’expression des gènes, la teneur en minéraux et l’activité photosynthétique peuvent être effectuées au cours de ces expériences avec une référence précise au comportement de la plante et aux conditions environnementales.

Le phénotypage fonctionnel est une méthode pratique de caractérisation des interactions de l’environnement végétal, qui donne à l’utilisateur un bon outil pour comparer différents profils de réponse végétale dans différentes conditions ambiantes. Chaque profil spécifique pourrait être sélectionné pour une étude plus approfondie ou comme source de traits physiologiques bénéfiques pour les programmes de reproduction.