Un protocollo dello schermo mutante di segnalazione della forza di manodopera e ripetibile per lo studio della Thigmomorphogenesis di un modello di arabidopsis thaliana

Summary

Una delicata macchina di caricamento touch-force è costruita da spazzole per capelli umani, bracci robotici e un controller. Le spazzole per capelli sono azionate da bracci robotici installati sulla macchina e si muovono periodicamente per applicare la forza tocco sulle piante. La forza dei tocchi di capelli guidati da macchine è paragonabile a quella dei tocchi applicati manualmente.

Abstract

Piante che rispondono a stimolazioni meccaniche intracellulari ed extracellulari (o segnali di forza) e sviluppano speciali cambiamenti morfologici, una chiamata thigmomorfogenesi. Negli ultimi decenni, diversi componenti di segnalazione sono stati identificati e segnalati per essere coinvolti nella meccanotra (ad esempio, proteine che legano gli ioni di calcio ed enzimi di biosintesi dell'acido jasmonico). Tuttavia, il ritmo relativamente lento della ricerca nello studio della segnalazione della forza o della tigmomorfogenesi è in gran parte attribuito a due motivi: il requisito per l'induzione del tocco manipolato a mano umano della thigmomorfogenesi e gli errori di forza della forza associato al tocco delle persone. Per migliorare l'efficienza del carico di forza esterna su un organismo vegetale, è stata costruita una macchina di carico automatico touch-force. Questo pennello robotico a braccio-driven fornisce una simulazione touch-force salvabile e facilmente ripetibile, cicli illimitati di ripetizione tramite tocco e forza di tocco regolabile. Questa macchina per il caricamento a pressione dei capelli può essere utilizzata sia per lo screening su larga scala dei mutanti di segnalazione a forza di tatto sia per lo studio della fenomica della tigmomorfogenesi delle piante. Inoltre, materiali tattili come i capelli umani, possono essere sostituiti con altri materiali naturali come i peli di animali, fili di seta e fibre di cotone. I bracci mobili automatizzati sulla macchina possono essere dotati di ugelli di spolverata d'acqua e soffiatori d'aria per imitare le forze naturali delle gocce di pioggia e del vento, rispettivamente. Utilizzando questa macchina di carico automatica per il tocco di capelli in combinazione con il tappi di cotone eseguito a mano, abbiamo studiato la risposta al tocco di due mutanti di segnalazione di forza, MAP KINASE KINASE 1 (MKK1) e MKK2 impianti . I fenomi delle piante di tipo selvaggio caricate a motore e due mutanti sono stati valutati statisticamente. Hanno mostrato differenze significative nella risposta al tocco.

Introduction

La thigmomorfogenesi vegetale è un termine che è stato coniato da Jaffe, MJ nel 1973¹. È un tropismo vegetale ma diverso dal noto fototropismo o gravitropismo causato da stimoli di luce solare o gravità^2,3. Descrive alterazioni fenotipiche associate a stimolazioni meccaniche periodiche, che sono state frequentemente osservate dai botanici in tempi precedenti^4,5. Gocce di pioggia, vento, piante, tocchi animali e umani, anche morsi di animali, sono tutti considerati diversi tipi di mechano-stimoli che innescano la segnalazione del....

Protocol

1. Preparazione dei semi

NOTA: i semi di Arabidopsis di entrambi i tipi selvatici (Col-0) così come i mutanti mkk1 e mkk2 loss-of-function utilizzati sono stati acquistati presso l'Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC, https://www.arabidopsis.org, Columbus, OH).

1. Calcolare quanti individui vegetali di ciascun genotipo saranno utilizzati per un'analisi statistica affidabile. Preparare un numero sufficiente di semi in base al tasso di germinazione di ogni linea, di solito 4-5 volte di più di quanto necessario per un esperimento. Assicurarsi che un numero sufficiente di piante sane e di dimensioni un....

Results

La macchina automatica di caricamento a contatto con i capelli
Per l'osservazione dei cambiamenti morfologici sulle piante, sia le condizioni di crescita riproducibili che i metodi di trattamento sono fondamentali per ottenere risultati ripetibili. Questo screening mutante ad alta velocità effettiva e automatico di segnalazione a pressione viene ottenuto dalla macchina di caricamento a pressione dei capelli appena costruita, Model K1 (Figura 1, Figura.......

Discussion

La thigmomorfogenesi è una risposta complessa alla crescita delle piante verso le perturbazioni meccaniche, che coinvolge una rete di segnalazione cellulare e l'azione dei fitoormoni. È una conseguenza dell'evoluzione adattativa delle piante per sopravvivere sotto le condizioni ambientali indesiderabili^25,26. Il tocco meccanico, in particolare il tocco delle dita umane e il tocco di tampone di cotone portatile, sono stati selezionati per studiare questi cambiamen.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
4 spazzole per		personalizzate
4 bracci robotici con un supporto		supporto personalizzato	di lunghezza 1000 mm e braccio robotico di lunghezza 560 mm
57 motore		57HS22-A
Terriccio per tutti gli usi	Plantmate, semi di piante di Hong Kong
Arabidopsis	Centri di risorse biologiche, Columbus, OH		Per l'acquisto di semi di arabidopsis
substrato per invasatura BIO-MIX	Jiffy Products International BV, Paesi Bassi	1000682050	Due terreni sono stati mescolati insieme per coltivare Arabidopsis. Il rapporto tra tutti gli scopi terriccio e BIO-MIX è
un radiometro da ricerca 1:2 IL 1700	International Light, Newburyport, MA		È possibile misurare l'intensità luminosa sia della radiazione attiva a lunghezza d'onda intera che della radiazione fotosintetica.
ImageJ	https://imagej.nih.gov/ij/download.html		Software scaricato gratuitamente
Ju Feng Precision and Automation Technology Limited	Shenzhen, Cina		Per l'acquisto di attuatori lineari a cinghia e altri moduli meccanici
Piastra di giunzione del blocco			Per fissare il modulo di guida Y o la trave ausiliaria Y sul retro dei blocchi di scorrimento
Piastra di giunzione dell'asse X modulo		personalizzato	Per collegare il modulo della guida X e la trave ausiliaria X
Blocco
WDT4045 modulo		843 mm, personalizzato	Preinstallato con due blocchi di scorrimento e un motore passo-passo 57
WDT4045 modulo		1038 mm, personalizzato	Preinstallato con due blocchi di scorrimento e un motore
passo-passo 57Trave ausiliaria asse X	843 mm, personalizzata	Preinstallata con due blocchi di scorrimento