גישות פנוטיפ רב-כיווניות לאפיון מערכות שורשי קנה סוכר

כמוליך עיקרי של מים וחומרים מזינים, שורשים הם הכרחיים לצמיחה והתפתחות. הבנה מעמיקה של מערכת השורשים חשובה לקנה סוכר מכיוון שלוקח שנה להשלים את מחזור החיים שלו. הגישה ההוליסטית כאן משלבת את הפלטפורמות הקיימות לפנוטיפ, וזה יועיל לקידום הידע על מערכות שורשי קנה הסוכר ותגובותיהן לטיפול בתנאי העבודה.

מתודולוגיה זו ספציפית לגידול קנה הסוכר מכיוון שיש לו מערכת שורשים ייחודית כגידול ארוך. עם זאת, עם שינויים קלים, שיטה זו עשויה להיות מותאמת לגידולים אחרים. כדי להתחיל, גדל את הכלאיים או הזנים המסחריים של קני סוכר בשדה באמצעות שני סטים קשים הנטועים במרווח שורות של 120 ס"מ ו -90 ס"מ בתוך השורות.

עקוב אחר חבילת השיטות המומלצת כדי להבטיח הקמה וצמיחה טובה של יבול. בתום שלב הבשלות יש להשתמש במחפר לחפירת תעלה בעומק 1.5 מטר וברוחב 1.0 מטר בשטח. נקה את האדמה מאזורי השורש מבלי לפגוע בשורשים באמצעות הזרקת מים רציפה.

לאחר שהאדמה הדביקה מתרופפת עקב סילון, עקרו את המקל יחד עם מערכת השורשים וקחו אותו למעבדה למדידה ידנית של פרמטרי הגידול, כלומר מספר השורשים, אורך השורש, נפח ומשקל. השתמש בדגימת ליבת שורש גלילית בגובה 61 סנטימטרים, בקוטר 16 סנטימטרים, במשקל שמונה קילוגרמים ומיוצר באמצעות פלדה עדינה או חומר MS לדגימת שורשי קנה סוכר בשטח. הוא מסופק עם קצה חד בתחתית לחדירה קלה ויש לו צווארונים בקוטר של שלושה סנטימטרים בחלקו העליון כדי להרים את הדגימה.

בשלב הבשלות של יבול קנה הסוכר המסחרי, מהדקים את הקצה העליון של הדגימה למצנח או למקל הראשוני ופטיש ברציפות כדי להגיע לעומק האדמה הרצוי של 45 סנטימטרים. לאחר מכן הרם את כל מסת האדמה לתוך הדגימה ושטוף אותה בזהירות תחת מים זורמים כדי להפריד את השורשים הדבקים. מדוד את הפרמטרים הפיזיים של הצמח, כמו גובה הצמח ושטח העלים במעבדה.

לאחר מכן מורחים את השורשים על מגשים שקופים לסריקה וניתוח התמונות הדיגיטליות המתאימות באמצעות התוכנה. בניית מבנה פנוטיפ שורשים המורכב משלושה תאים סמוכים בגודל 4.5 מטר על 10.1 מטר לדגימת שורשי קנה הסוכר. דאגו לפירוק ידני של הדפנות כדי לחשוף את מערכת השורשים התת-קרקעית עד לעומק של 80 עד 100 סנטימטרים.

מלאו ודחסו את המבנה באדמת שדה, השאירו מרווח ראש של כ -20 סנטימטרים ובעלי חורי ניקוז נאותים כדי להקל על אוורור האדמה. מרחו את שבבי הניצנים של שיבוטי ג'רמפלזמה הכוללים saccharum officinarum, saccharum spontaneum, saccharum barberri, saccharum sinense ו-saccharum robustum. הניחו להם לנבוט במשך 30 יום לכל מגש, הכוללים אמצעי השתרשות.

לאחר 30 יום של נביטה, השתלת השיקועים האחידים והבריאים למבנה בשורות במרווח של 90 ס"מ ומרחק של 60 ס"מ בתוך שורות. עקוב אחר ה-POP המומלץ כדי להבטיח הקמה וצמיחה טובה של היבול. במהלך השלב המעצב של 60 עד 120 יום לאחר השתילה ושלב הצמיחה הגדול של 120 עד 150 יום לאחר השתילה, הסר ידנית את הדפנות העשויות מהלוחות הטרומיים לפני ריסוס רציף של סילון המים כדי לחשוף את השורשים.

עקרו את כל מערכת השורשים והעבירו אותה למעבדה למדידת הפרמטרים הפיזיקליים. לאחר מכן מורחים את השורשים על מגשים שקופים לסריקה וניתוח התמונות הדיגיטליות המתאימות בתוכנה. כדי לחקור את הביולוגיה של הריזוספרה ואת הפרטים הקטנים יותר של ביולוגיה של שורשים, לייצר מערכת הידרופונית פנימית בבית זכוכית מבוקר סביבה התורם לצמיחת קנה סוכר.

במיכלים בגודל 20 על 20 על 50 סנטימטרים עם משאבות אקווריום לאוורור, הוסיפו כ-15 ליטר של תמיסת התזונה של הוגלנד שונה. מכרו את שבבי הניצנים של זני קנה סוכר ושיבוטים של מיני סכרום ואפשרו להם לנבוט במשך 30 יום בכל מגש, הכוללים גרעין ליבה קומפוסט לפני השתלת הקיבוע האחיד והבריא למיכלים הידרופוניים בתדירות של שלוש התייצבות לכל מיכל. לאחר 60 יום עם סיום שלב הנביטה, טבלו את שורשי הצמחים השלמים ב-50 מיליליטר מים מזוקקים כפולים סטריליים או תמיסת מלכודת למשך ארבע שעות, ואספו את הפרשות השורשים במהלך שיא הפעילות הפוטוסינתטית.

להעריך את פעילות האנזימים, פרוקסידאז וסופראוקסיד דיסמוטאז ואת התוכן הפנולי הכולל בחודש השלישי על פי הפרוטוקול הסטנדרטי. לבסוף, העריכו את התגובה לפגיעה בשורש על ידי גרימת פרוסה אורכית בשורש הראשוני עד קצה השורש באמצעות להב כירורגי סטרילי ועקבו אחר השינויים מעת לעת. בפנוטיפ השורש, השורשים הארוכים יותר של CO 62175 הדגימו מערכת שורשים מעולה לאורך שורש מצטבר, שטח פני שורש, נפח שורש וקוטר שורש ממוצע.

מיני Saccharum הראו שינויים משמעותיים בתכונות המורפולוגיות במהלך השלב העיצובי. ל-Saccharum spontaneous היה אורך השורש המצטבר הגבוה ביותר לגוש, בעוד ש-saccharum sinense הראה את הנמוך ביותר. Saccharum spontaneum הראה את שטח הפנים הגבוה ביותר של השורש, משקל יבש של שורש, נפח שורש ויחס שורש ליורה.

Saccharum robustum הראה את נפח השורש וקוטר השורש הגבוהים ביותר. מחקרים אנטומיים גילו כי שיער שורש ארוך Schlerenchymidis exodermis הפחית את שכבות התאים בקליפת המוח, הגדיל את האורינכמה בקליפת המוח והגדיל את שטח הפלדה ומספר כלי הקסילם בקוטר גדול היו מועילים בתנאי בצורת, בעוד שתחת לחץ ספיגת מים, נצפו קוטר שורש מוגבר ושטח תא קליפת המוח גבוה יותר עם תאי ארנכימידיס מוגברים. Saccharum robustum הראה את ההפרשה הכוללת הגבוהה ביותר של קרבוקסילט ואילו ההפרשה הנמוכה ביותר נרשמה ב-saccharum spontaneum.

בזני קנה סוכר נצפה הבדל משמעותי בצפיפות שיער השורש עם שונות בצורה ובפיגמנטציה של כובע השורש. פעילות הפרוקסידאז הגבוהה ביותר ותכולת הפנולים הכוללת היו קיימות ב-C086032, והנמוכה ביותר ב-C062175. במהלך מחקרי התחדשות, קוקס 671 הראה הופעת שורשים משניים תוך שלושה ימים ו-Co-06022 לקח 10 ימים עם תסמינים של הזדקנות ביום השלישי.

עלינו לנקוט משנה זהירות בעת הפרעה לתוצאות המתקבלות מפרוטוקול בודד. מחקר מכון של מערכת השורשים הוא אידיאלי עבור קנה סוכר, אך פלטפורמות בקרה עשויות להיות שימושיות למטרות מומחים. הבנת היבטים שונים של פנוטיפ השורש חיונית לשחרור זני קנה הסוכר.

אוטומציה של הטכניקות ושילוב ניתוח ביג דאטה או בינה מלאכותית כדי לפרש את התוצאות ירחיבו את המומחיות שלנו בתחום. מבין התוצאות, באפיון תכונות מערכת השורשים במצבי לחץ רגילים ותקופתיים סללו את הדרך לתחומי מחקר חקרניים כמו פלסטיות שורשים, נוטריאנטיזם קורן ולחצים מיוטיים.