Name: 水耕：栄養アベイラビリティと毒性元素への曝露に栄養の割り当てと植物の応答を研究するための汎用性の高いシステム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: 学ぶ水耕栽培システムの構築法。Arabidopsis thalianaを用いて栄養要求性や有害元素の影響を研究するための汎用性の高いプロトコルを解説。種子滅菌、培養液調製、エアレーション設定などの詳細な手順を含む。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

この研究は、ミズーリ大学研究委員会（プロジェクトCB000519）および米国国立科学財団）(IIA-1430428からDMCへ)の支援を受けました。Nga T. Nguyenさんは、Vietnam Education Foundation Training Program(交流訪問者プログラム番号:G-3-10180)の支援を受けました。また、ビデオ録画と編集セッションでの支援と専門知識を提供してくれたRoger Meissen氏(MU Bond Life Sciences Center)にも感謝します。

1.苗保育園<ol><li> シロイヌナズナ種子の気相滅菌 <ol><li> 1.5ミリリットル遠心管に種子（40〜50 mg）を注ぎます。 （〜50μlを、適 ​​切なシードボリュームについては、 図1を参照してください）。鉛筆で各チューブにラベルを付ける（インクは、滅菌中に消えていく場合があります）。各ラベル付きチューブを置き、デシケーター13に、オープンキャップ。 </li><li>アクティブなヒュームフードにデシケーターを置き、デシケーターのバルブを閉じます。 </li><li> 250ミリリットルのビーカーに漂白剤（NaClOを6.15パーセント）のアリコート100ミリリットル、その後、デシケーターに入れてください。 </li><li>素早く転送ピペットを使用して、漂白剤に12 M塩酸の3ミリリットルを追加します。反応が速やかに進行するように迅速にデシケーターの蓋を閉じます。滅菌は4時間（インクでチューブをマーキングし、インクが消えて塩素ガスの十分な量が生成されていることを視覚化するのに役立ちます見て）進行することを可能にします。 注意：塩素ガスは有毒です。ハンドル機能性ヒュームフード内の余分な安全上の注意事項との残基。 https://ehs.missouri.edu/chem/：化学物質安全性とヒュームフードを使用するためのガイドラインについては、ミズーリ大学（ESH-MU）14 -地方自治体にお問い合わせいただくか、環境衛生および安全部のウェブページをご覧ください。 </li><li>滅菌は（3.75時間）が完了した15分前に、層流フードをオンにし、70％エタノールを用いて表面をきれいにします。 </li><li>殺菌の4時間は、弁を開いた後、簡単に、ヒュームフードの内側にデシケーターの蓋を取り外し、漂白剤を除去し、制度的手順に従って、それを処分します。このステップでは、塩素フュームの大部分を解放します。滅菌室をシールし、層流フードにもたらします。広く蓋を開き、約40分間殺菌した種子を通気します。この時間の後、すぐに種子を使用するか、または乾燥した場所に保管してください。 注：種子の気相滅菌は推奨されるが、他の方法のsuAlatorre-コボスら 2で説明したように、エタノール、漂白剤と水とCHなどの代替洗浄が同等に効率的です。 </li></ol></li><li> 種子の発芽のための培養培地 注：この手順で作製した培養培地は、ビタミン15で¼ムラシゲ・スクーグ（MS）です。 <ol><li> 450 mlの脱イオン水（DI水）0.55 gでMS培地プラスビタミン0.3グラムMES（4-モルホリンエタンスルホン酸水和物）、および1 Lのガラスビーカーに磁気攪拌棒を加えます。 </li><li>溶解し、NaOHを用いて5.7にpHを調整した後、3.5グラムのphytoagarを追加します。さらに5分間溶液を撹拌してください。 </li><li>メスシリンダー中にソリューション全体を注ぎ、500ミリリットルにDI水を上に追加します。 1Lのオートクレーブボトルを使用して、内部の磁気撹拌棒を、この500mLの溶液をオートクレーブ。 </li><li>溶液をオートクレーブ処理した後、瓶内のマグネチックスターラーを用いて7-10分間、溶液を攪拌します。 </li><li>メディアを冷却した後、50〜60℃に、滅菌条件下でプレートにメディアを注ぎ、それが固化してみましょう。プレートを冷室での後の使用のために保存することができます。 </li></ol></li><li> シードメッキ <ol><li>使用し、70％エタノールで表面をきれいにする前に、層流フード15分をオンにします。次の項目が必要です：滅菌種子、ろ紙、つまようじ、マイクロポアテープ1/4 MSプレート。 </li><li>滅菌濾紙上に無菌種子を置きます。滅菌爪楊枝のやや湿った一端（滅菌水または¼MS培地を突っついによって）。ろ紙からの種子を選択した後、媒体表面上にそれらを置くために、このしっとりエンドを使用しています。 </li><li> 1cm 2当たり約1シード（ 図2）の密度でプレート全体の種子を広げます。その後、プレート本体に取り付けられたプレートのふたを維持するためにマイクロポアテープを使用します。 insid空気と微気候の間のガス交換を可能にしながら、テープのこのタイプの汚染を防止するのに役立ちプレートを電子。 </li><li>発芽する前に、光から覆われた低温室で2日間のプレートを維持することによって、種子を層別化。 </li><li>層化した後、成長チャンバー内または最適増殖条件（23℃、 シロイヌナズナのために、16時間明/ 8時間暗および60％の相対湿度）のある場所に種を配置します。苗は10-12日発芽後水耕栽培のための準備が整います。 注：発芽中に溺死を防ぐために、プレートの蓋の下にかなりの結露がある可能性があり、余分な水は、層流フードで無菌条件下で破棄されるべきです。 </li></ol></li></ol> 2.水耕セットアップと移植プロセス<ol><li> 水耕溶液 注：冒頭で述べたように、植物が特定の栄養要件を有することができるシロイヌナズナが正常に 表1〜16に示した養液で成長された供給業者に依存して、。ここに記載されている塩は、異なる含水量（水和）を有していてもよく、そのような選択肢を使用している限りモル濃度が一定に保たれるように栄養溶液の特性に影響を与えません。 <ol><li>別の瓶（ 表1）の各主要栄養素のストック溶液と滅菌ボトル中のFe-EDTA（0.22μmの膜を用いた濾過によって滅菌）を除くすべての微量栄養素を準備します。溶液とを混合するときは、必ず最後でのFe-EDTAを追加します。 4℃での実験が、オートクレーブや店舗の前に10倍の栄養液を準備します。栄養溶液が室温に達したときにのみ栄養分を使用するか、変更します。 </li></ol></li><li> 移植 <ol><li> 植物ホルダーと水耕容器を準備します <ol><li>カミソリの刃を使用して、その長さに沿って実行して、発泡体に切開を行う（ 図3参照 ）。プラントごとに1つのプラグを準備します。 </li><li>脱イオン水に浸漬液オートクレーブ発泡管プラグ&lt;/李&gt; <li>フォームボードの幅と長さは0.5〜1.0センチメートルは、コンテナのサイズ未満であることを確認して、より小さなボードに発泡パネルをカットします （ 図4を参照）。 </li><li>発泡ボードの穴を作成するために、コルクボーラーを使用してください。植物の密度が均一に理想的な1プラント10 1cm 2当たり、配布されるべきです。この密度はきちんと互いに分離プラントを維持します。より高い密度は、しかし、可能であり、実験の成功を妨げるものではありません。穴の大きさは、プラグのサイズと一致することを確認します（ 図4を参照）。 </li><li>栄養溶液で容器を埋めます。液の深さは根の発達（5cm以上）のために十分であることを確認してください。その後、慎重にソリューションの表面に発泡板を配置します。 </li><li>溶液中に酸素を提供するために、空気ポンプシステムをセットアップする（ 図5参照）。 注：栄養溶液SAMで水耕容器に記入電子日苗を移植されています。光からのコンテナの側面を覆うこと藻類の増殖を防ぐのに役立ちます。 </li></ol></li><li> 水耕システムへのプレートから苗転送 <ol><li>優しく培地プレートから各苗を引き出し、発泡チューブプラグの切開に沿ってルートを築くために、小さなピンセットを使用してください。慎重に戻って水耕容器にボードを置き、次に発泡ボードに苗を保持する発泡チューブを差し込みます。適切な操作のため、図6を参照してください。 </li></ol></li></ol></li></ol> 3.水耕実験<ol><li> 栄養液の交換および操作 <ol><li> 養液の交換 <ol><li>ステップ2.1で説明したように栄養液を交換するには、新鮮な水耕液を調製。水耕容器から植物を含む発泡ボードを取り外し、で満たされた一時的な容器に入れ水または水耕溶液。 </li><li>古いソリューションを破棄し、DI水で簡単に3回の容器をすすぎます。この容器内に新たに調製した水耕液を加え、穏やかに戻って水耕容器に植物と発泡ボードを置きます。週に2回水耕溶液を交換してください。 </li></ol></li><li> 水耕液の栄養成分を変更します <ol><li>関心のある元素の最終濃度を変更するために、表1に示した水耕液の組成を調整します。例えば、鉄（Fe）欠乏を誘導するためにはFe-EDTAの濃度を減少させる水耕溶液を変更します。比較のための完全な（または十分に備えて）上に成長させた対照植物のセット水耕溶液、そのままを、含まれます。 </li><li>有毒な要素と養液を操作するには、まず好ましくは1,000倍濃縮された目的の毒性要素の独立した原液を、準備します。使う1,000倍濃縮ストックを使用して所望の最終濃度では毒性元素と水耕溶液をスパイクするピペット。 </li><li>例えば、カドミウムの20μMを含む水耕液の3 Lを作るために、0.5 MのCdCl 2の在庫を用意し、3 Lの水耕液に0.5 MのCdCl 2株の120μlを添加します。比較のためのCdCl 2なし水耕上に成長させた植物のコントロールセットが含まれます。 注意：このようなカドミウム、ヒ素や鉛などの有害要素が人の健康と環境のために非常に危険です。地元当局に連絡するか、またはEHS-MU（https://ehs.missouri.edu/train/chemical.html）のウェブページをご覧ください14 実験を行う前に、環境と健康安全ガイドラインについて。 </li></ol></li></ol></li><li> 次の実験のための機器の滅菌 <ol><li>設定水耕を調製するために使用されるほとんどすべての材料がすることができます再利用、希釈した漂白剤（NaClOを0.6％）と異なる部分を清掃してください。 </li><li>漂白剤で洗浄した後、DI水で徹底的にすべての材料をすすぎます。将来の使用のために乾燥した場所で、容器、発泡ボード、水族館泡石を保管してください。発泡プラグは根を除去し、オートクレーブ処理された後の再利用のために準備ができています。 </li></ol></li></ol>

<ol><li>McDowell, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elemental+Concentrations+in+the+Seed+of+Mutants+and+Natural+Variants+of+Arabidopsis+thaliana+Grown+under+Varying+Soil+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Elemental Concentrations in the Seed of Mutants and Natural Variants of Arabidopsis thaliana Grown under Varying Soil Conditions.</a> PLoS ONE. 8, 1-11 (2013).</li>
<li>Alatorre-Cobos, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved%2C+low-cost%2C+hydroponic+system+for+growing+Arabidopsis+and+other+plant+species+under+aseptic+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">An improved, low-cost, hydroponic system for growing Arabidopsis and other plant species under aseptic conditions.</a> BMC Plant Biol. 14, 69-69 (2014).</li>
<li>Berezin, I., Elazar, M., Gaash, R., Avramov-Mor, M., Shaul, O. The Use of Hydroponic Growth Systems to Study the Root and Shoot Ionome of Arabidopsis thaliana. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBerezin%2C+I+%22Hydroponics+-+A+Standard+Methodology+for+Plant+Biological+Researches%22">Hydroponics - A Standard Methodology for Plant Biological Researches</a>. Asao, T. , InTech. ISBN: 978-953-51-0386-8 (2012).</li>
<li>Conn, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol%3A+optimising+hydroponic+growth+systems+for+nutritional+and+physiological+analysis+of+Arabidopsis+thaliana+and+other+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Methods%22%5BJournal%5D)">Protocol: optimising hydroponic growth systems for nutritional and physiological analysis of Arabidopsis thaliana and other plants.</a> Plant Methods. 9, 4-4 (2013).</li>
<li>Kopittke, P. M., Blamey, F. P. C., Asher, C. J., Menzies, N. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trace+metal+phytotoxicity+in+solution+culture%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Trace metal phytotoxicity in solution culture: a review.</a> J. Exp. Bot. 61, 945-954 (2009).</li>
<li>Gent, M. P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composition+of+hydroponic+lettuce%3A+effect+of+time+of+day%2C+plant+size%2C+and+season%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Sci.+Food+Agric%22%5BJournal%5D)">Composition of hydroponic lettuce: effect of time of day, plant size, and season.</a> J. Sci. Food Agric. 92, 542-550 (2012).</li>
<li>Gibbs, J., Turner, D. W., Armstrong, W., Darwent, M. J., Greenway, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+to+oxygen+deficiency+in+primary+maize+roots.+I.+Development+of+oxygen+deficiency+in+the+stele+reduces+radial+solute+transport+to+the+xylem%5BTitle%5D)+AND+%22Funct.+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Response to oxygen deficiency in primary maize roots. I. Development of oxygen deficiency in the stele reduces radial solute transport to the xylem.</a> Funct. Plant Biol. 25, 745-758 (1998).</li>
<li>Zobel, R. W., Del Tredici, P., Torrey, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+for+Growing+Plants+Aeroponically%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Method for Growing Plants Aeroponically.</a> Plant Physiol. 57, 344-346 (1976).</li>
<li>Chang, D. C., Park, C. S., Kim, S. Y., Lee, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+and+Tuberization+of+Hydroponically+Grown+Potatoes%5BTitle%5D)+AND+%22Potato+Research%22%5BJournal%5D)">Growth and Tuberization of Hydroponically Grown Potatoes.</a> Potato Research. 55, 69-81 (2012).</li>
<li>Resh, H. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aResh%2C+HM+%22Hydroponic+Food+Production+%3A+A+Definitive+Guidebook+for+the+Advanced+Home+Gardener+and+the+Commercial+Hydroponic+Grower%2C+Seventh+Edition%22">Hydroponic Food Production : A Definitive Guidebook for the Advanced Home Gardener and the Commercial Hydroponic Grower, Seventh Edition</a>. , CRC Press. 199-292 (2012).</li>
<li>Sharma, H. K., Chawan, D. D., Daiya, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+different+soil+types+on+plant+growth%2C+leaf+pigments+and+sennoside+content+in+Cassia+species%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutisch+weekblad%22%5BJournal%5D)">Effect of different soil types on plant growth, leaf pigments and sennoside content in Cassia species.</a> Pharmaceutisch weekblad. 2, 65-67 (1980).</li>
<li>Strojny, Z., Nowak, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+different+growing+media+on+the+growth+of+some+bedding+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+horticulturae%22%5BJournal%5D)">Effect of different growing media on the growth of some bedding plants.</a> Acta horticulturae. 19, 157-162 (2004).</li>
<li>Bent, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arabidopsis+thaliana+floral+dip+transformation+method%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Arabidopsis thaliana floral dip transformation method.</a> Methods Mol Biol. 2, 87-103 (2006).</li>
<li>Chemical Safety Environmental Health and Safety - University of Missouri. , University of Missouri. Available from: 
 <a target="_blank" href="https://ehs.missouri.edu/">https://ehs.missouri.edu/</a> (2013).</li>
<li>Murashige, T., Skoog, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Revised+Medium+for+Rapid+Growth+and+Bio+Assays+with+Tobacco+Tissue+Cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assays with Tobacco Tissue Cultures.</a> Physiol. Plant. 15, 473-497 (1962).</li>
<li>Lee, D. A., Chen, A., Schroeder, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ars1%2C+an+Arabidopsis+mutant+exhibiting+increased+tolerance+to+arsenate+and+increased+phosphate+uptake%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">ars1, an Arabidopsis mutant exhibiting increased tolerance to arsenate and increased phosphate uptake.</a> Plant J. 35, 637-646 (2003).</li>
<li>Pii, Y., Cesco, S., Mimmo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shoot+ionome+to+predict+the+synergism+and+antagonism+between+nutrients+as+affected+by+substrate+and+physiological+status%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Shoot ionome to predict the synergism and antagonism between nutrients as affected by substrate and physiological status.</a> Plant Physiol. Biochem. 94, 48-56 (2015).</li>
<li>Baxter, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionomics%3A+studying+the+social+network+of+mineral+nutrients%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Ionomics: studying the social network of mineral nutrients.</a> Curr. Opin. Plant Biol. 12, 381-386 (2009).</li>
<li>Baxter, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionomics%3A+The+functional+genomics+of+elements%5BTitle%5D)+AND+%22Brief+Funct+Genomics%22%5BJournal%5D)">Ionomics: The functional genomics of elements.</a> Brief Funct Genomics. 9, 149-156 (2010).</li>
<li>Salt, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Update+on+plant+ionomics%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Update on plant ionomics.</a> Plant Physiol. 136, 2451-2456 (2004).</li>
</ol>

著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

水耕栽培に使用する苗木の健康は水耕実験の成功に貢献する主要な要因の一つです。楽器、種子、および培養培地の滅菌はまた、汚染のリスクを減らすのに重要な役割を果たし、それらが水耕システムに移植する前に、植物のための良いスタートを提供します。良好な実験のセットアップのために、このような制御された条件（光強度および温度）でオートクレーブ、ヒュームフード、冷室（4℃）、および成長スペースなどの設備と作業環境が必要です。 栄養液の鮮度は、植物の健康を決定し、順番に水耕実験の成功を決定します。水が直接照明の下でより速く蒸発するので、塩の濃度は、全溶液量の減少に起因して変化します。したがって、それは、少なくとも週に二回水耕溶液を変更するのが最善です。しかし、大規模な、深い容器であれば持続時間が短い実験のための栄養溶液を交換することが必要ではないかもしれない使用される空気ポンプシステムを備えます。 シロイヌナズナの場合、我々はマゼンタ容器（77ミリメートル幅のx 77ミリメートルの長さのx 97ミリメートルの高さ）を使用するが、他の、より大きなコンテナが大きい植物を収容するためにも使用することができることに注意してください。 植物栄養素に興味を持って研究者のために、水耕実験は異なる栄養利用17に植物の表現型および応答をテストするためのユニークな設定を提供します。関心の元素の濃度を操作することによって、研究者は十分、欠損、または必須及び非必須栄養素の毒性濃度の効果をテストするために種々の実験を設定することができます。土壌ベースのシステムと比較すると、水耕システムは、土壌伝染性疾患のリスクが少ないと植物へのより均一な栄養培地を提供します。また、両方の根およびシュート組織を採取し、容易に分離することができます特定の植物組織上のさらなる分析のために。 代表的なセクションでは、簡単な水耕システムが植物栄養に関するより詳細な研究のために使用された二つの例を紹介しました。最初の例では、亜鉛の濃度勾配で植物を成長させることにより、我々は、この水耕システムを使用して栄養組成物で達成可能な制御レベルを示すことができました。余分なZnがいじけた添加せずに植物が7μMZnが栽培された植物と比較して、成長しながら7μMZnが栽培された植物は、50μMのZnの中で成長した植物に比べてはるかに活発に成長しました。これは、植物が十分な条件下で成長させた時間の長さに一部ました。メディアからのZnの以前の除去は、より強力な亜鉛欠乏の症状を誘発する可能性があります。同じ原理を適用すると、我々は、植物の成長を損なうことが知られている非必須金属、カドミウムを使用して毒性を誘導することができました。 第二には例は、72時間、20μMのCdで処理されたCOL-0根およびシュートの元素組成をICP-OESにより決定しました。私たちは根と芽の間で検出されたすべての金属の違いを発見しました。鉄と亜鉛は根においてより豊富発見された一方でマクロ要素は、根に比べて芽が高い濃度で見出されました。カドミウムは新芽に比べて根におけるより濃縮され、鉄と亜鉛と同様のパターンに従いました。これらのデータは、葉と根は植物のionome状況に関するさまざまな情報を提供するため、両方の組織は、植物全体レベルでのミネラル栄養や組成を理解するために別々に分析する必要があるという考えを強化します。このような原子吸光分光法（AAS）または誘導結合プラズマ質量分析（ICP-MS）のようなICP-OES、いくつかの分光法の他にも、植物の元素組成（ionome）18-20の組織を測定することができます。 hydroponiでC実験、異なる栄養条件に応答する植物の症状と表現型は、より精巧なに拡張することができるものの始まりは、このような遺伝子発現（トランスクリプトミクス）およびタンパク質存在量（プロテオミクス）として分析を表します。これら-omic技術は、組織特異的な様式でのプロセスを考慮することにより、植物の代謝を統合するためのキーです。

植物は日1から捕獲エネルギーを用いた無機イオン、水とCO 2から必要なすべての代謝物を合成することができるいくつかの生物の一つです。水耕栽培は、固体培地を含むまたは含まない溶液中で、それらの無機形態において、栄養素の全てを提供することにより、この事実を利用して成長する植物の方法です。水耕システムが広範囲に栄養要件ともシロイヌナズナや他の植物種2-5のいくつかの要素の毒性を探索する科学者によって使用されています。例えば、Berezin ら 3は 、コネティカットら 4、及びAlatorre-コボスら 2は、鉱物分析2-4に十分な植物バイオマスを生成するために、トマト、タバコなどの水耕システム、およびいくつかの植物種を使用しました。水耕栽培の産業アプリケーションでも、トマト、レタス6などの作物のために開発されています。ここでは、O研究、利用可能な方法で可能なバリエーションの文脈での水耕栽培の使用をutline、そして最終的に植物ミネラル栄養の研究に興味を持って研究室のために容易に拡張し、有用であることができるシステムを提案します。 水耕システムは、ルート組織の容易な分離と栄養可用性の正確な制御を可能に 水耕栽培は、土壌ベースのシステムに対していくつかの利点を提供しています。土壌から除去すると、根組織は、多くの場合、機械的に組織または損傷の損失を引き起こして剪断されます。これは、側根や根毛として細根構造に特に当てはまります。不活性粒状メディアを利用しない水耕システムでは、ルートの低侵襲性分離を可能にし、組織を撃ちます。 土壌システムでは、栄養素として土壌マトリックス全体栄養生物学的利用能の変化は、土壌内の微小環境を作成する土壌粒子と結合します。この時間eterogeneityは、栄養素または他の分子の外部濃度に正確な制御を必要とする実験に複雑の余分なレベルを追加することができます。対照的に、水耕溶液が均質であり、容易に実験の過程全体を通して交換することができます。 水耕システムのバリアント すべての水耕培養物は、植物に不可欠な要素を提供するために栄養溶液に依存しています。栄養素に加えて、根はまた、酸素の安定供給を必要としています。根が無酸素になると、彼らは植物体7の残りの部分に代謝物を取ると輸送することができません。 、または根が完全に露出させることができるようにすることで、酸素供給を常に根を浸漬しないことによって、空気（古典的な水耕栽培）で溶液を飽和させることによって：水耕システムは、それらが根に酸素や他の栄養素を提供する方法に基づいて分類することができますエア（空中栽培）8。水耕栽培では、栄養溶液は、使用前に空気で飽和させ、頻繁に変更され、または空気を連続プラント9のライフサイクルにわたって溶液中に供給することができることができます。あるいは、植物は、不活性媒体（ 例えば 、ロックウール、バーミキュライト、またはクレーペレット）上に成長させ、湿潤乾燥サイクルをメディアを通して溶液を滴下または周期的栄養溶液10中に基板を浸漬することによって行ってもよいです。空中栽培では、根は乾燥を防ぐために、栄養溶液を噴霧します。 水耕システムの欠点 水耕培養液が土壌ベースのシステム上で明確な利点を提供していますが、データを解釈する際に確認する必要がありますいくつかの考慮事項があります。例えば、水耕システムは、非生理的として見ることができる条件に植物をさらします。したがって、水耕システムを使用して検出した表現型または植物の応答は、WHE大きさが変化してもよいですn個の植物は、代替システム（ 例えば、土壌または寒天ベースのメディア）で増殖させます。これらの考慮事項は、水耕システムのための固有のものではありません。植物が土壌11,12の異なるタイプの中で増殖される場合、差分応答も観察することができます。 以下のプロトコルは、実験室で水耕システムを設定する方法について順を追って説明します。このプロトコルは、 シロイヌナズナ （ シロイヌナズナ ）に最適化されています。しかし、類似のまたはいくつかの場合には同一のステップは、他の種を成長させるために使用することができます。

<table><tbody><tr><td colspan="4">種子滅菌用</td></tr><tr><td>漂白剤</td><td>The Clorox Company</td><td>NA</td><td>通常の漂白剤 www.cloroxprofessional.com</td></tr><tr><td>塩酸</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>A144-500</td><td></td></tr><tr><td>デシケーターボディ</td><td>ナルゲン</td><td>D2797 シグマ</td> シ<td>グマ・アルドリッチ</td></tr><tr><td>デシケータープレート</td><td>ナルジーン</td><td>5312-0230</td><td>Thermo Scientific</td></tr><tr><td colspan="4">For one quarter MS medium preparation</strong</td></tr><tr><td>>MES</td><td>Acros Organics</td><td>172591000</td><td>4-モルホリンエタンスルホン酸水和物</td></tr><tr><td>Murashige and Skoog (MS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0404-10L</td><td></td></tr><tr><td>KOH</td><td>Fisher Scientific</td><td>P250-500</td><td></td></tr><tr><td>Phytoagar</td><td>Duchefa生化学</td><td>P1003.1000</td><td></td></tr><tr><td>正方形プレート</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>0875711グリッド</td>付き使い捨て<td>ペトリ皿</td></tr><tr><td colspan="4">種子メッキ用&nbsp;</td></tr><tr><td>Filter paper</td><td>Whatman</td><td>1004090</td><td></td></tr><tr><td>つまようじ</td><td>Jarden ホームブランド</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>アルミホイ</td>ル <td>レイノルズラップ</td><td>NA</td><td>標準アルミホイル</td></tr><tr><td>マイクロポアテープ</td><td>3M ヘルスケア</td><td>19-898-074</td><td>サージカルテープ;フィッシャーサイエンティフィ</td></tr><tr>ックが販売<td colspan="4">水耕溶液調製用</strong</td></tr><tr><td>>KNO3Fisher</td> <td>Scientific&nbsp;</td><td>BP368-500</td><td></td></tr><tr><td>KH2PO4</td><td>Fisher Scientific</td><td>P386-500</td><td></td></tr><tr><td>MgSO4</td><td>Fisher Scientific</td><td>M63-500</td><td></td></tr><tr><td>Ca(NO3)2</td><td>Acros Organics</td><td>A0314209</td><td></td></tr><tr><td>H3BO3</td><td>Sigma</td><td>B9645-500G</td><td></td></tr><tr><td>MnCl2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M7634-100G</td><td></td></tr><tr><td>ZnSO4</td><td>Sigma</td><td>Z0251-100G</td><td></td></tr><tr><td>Na2MoO4</td><td>Aldrich</td><td>737-860-5G</td><td></td></tr><tr><td>NaCl2</td><td>Fisher Scientific</td><td>S271-1</td><td></td></tr><tr><td>CoCl</td><td>シグマ-アルドリッチ</td><td>232696-5G</td><td></td></tr><tr><td>FeEDTA</td><td>シグマ</td><td>E6760-100G</td><td></td></tr><tr><td>ステリカップ &ステリトップ"ボトル&nbsp;</td><td>ミリポアコーポレーション</td><td>SCGVU02RE</td><td>微量栄養素容器 www.milipore.com</td></tr><tr><td colspan="4">根洗浄バッファー調製用</strong</td></tr><tr><td>>EDTA</td><td>アクロスオーガニックス</td><td>A0305456</td><td></td></tr><tr><td>トリス</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>BP154-1</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">水耕栽培セットアップ用</td></tr><tr><td>オートクレーブ可能なフォームチューブプラグ</td><td>ジェイスインダストリーズ株式会社</td><td>L800-A</td><td>識別プラグは、2R = 6-13 mm</td></tr><tr><td>フォームボード</td>発<td>泡スチロールブランド&nbsp;の穴に適合します。ダウ</td><td>ESR-2142</td><td>厚さは1/2インチコル</td></tr><tr><td>クボーラー</td><td>フンボルト</td><td>H-9662</td><td>ハンドル付きコルクボーラーセット、、メッキ真鍮セット6、3/16インチから1/2インチODサイズ</td></tr><tr><td>エアポンプ</td><td>アクアカル</td><td>チャーMK-1504</td><td></td></tr><tr><td>ウォル</td><td>マートストアーズ社が販売するエアポンプです。</td><td></td><td></td></tr><tr><td>航空会社のチューブと水族館のバブルストーン</td><td>アクアカルチャー</td><td>チューブ:928/25-S</td><td></td></tr><tr><td>航空会社のチューブと水族館のバブルストーン</td><td>Wal-mart Stores, Inc.が販売しています。</td><td>石: ASC-1</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Other</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A995-4</td><td>試薬 アルコール</td></tr>塩化<tr><td>カドミウム (CdCl2)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10108-64-2</td><td></td></tr></tbody></table>

水耕：栄養アベイラビリティと毒性元素への曝露に栄養の割り当てと植物の応答を研究するための汎用性の高いシステム

Hydroponics: A Versatile System to Study Nutrient Allocation and Plant Responses to Nutrient Availability and Exposure to Toxic Elements

水耕システムは、植物生物学の研究のための標準的な方法の一つとして利用されており、また、レタス、トマトなど、いくつかの作物のための商業生産に使用されています。植物研究コミュニティの中で、数多くの水耕システムは、生物的および非生物的ストレスに対する植物の応答を研究するために設計されています。ここでは、簡単に植物ミネラルの栄養についての研究を追求することに興味の研究室で実施することができる水耕プロトコルを提示します。 このプロトコルは、詳細に設定水耕システムと成功の実験のための植物材料の調製を記載します。このプロトコールに記載された材料のほとんどは、安価で便利な水耕実験用セットを構成する、科学的供給会社外に見出され得ます。 水耕成長システムの使用は、栄養培地はよく制御されたときに完全なROする必要がある状況において最も有利です。OTSは、下流の用途のために回収する必要があります。我々はまた、必須栄養素及び毒性の非本質的な要素の両方に対する植物応答を誘導するために修飾することができる方法の栄養素の濃度を示しています。

このセクションでは、実験の2つのタイプの結果は、ここで説明する水耕システムを使用して、提示されています。最初の実験では、栄養液は、亜鉛の異なる濃度を得るために改変しました。また、有毒な要素カドミウムの非致死濃度（ 図7）を追加することで、栄養溶液を変更しました。第2の実験において、我々は、カドミウム（ 図8）を含む水耕液中で成長した植物の根および葉の元素組成を測定するために、誘導結合プラズマ発光分析（ICP-OES）1を用います。この実験は、別々の根や葉を得ることの利点を示しています。 実験1 シロイヌナズナの苗（COL-0）が広報に記載さ水耕システムで増殖させましたotocolは1と2植物は異なる亜鉛濃度（ 図7A-B）やカドミウムの非致死濃度（ 図7C）で処理される前に、3週間の合計増殖させた手順。余分な亜鉛のない植物はまた、7μMのZn 2+で栽培された植物に比べて遅れて成長を示す追加しながら、原因のZn毒性に成長遅延を示した（&gt; 42μM）高亜鉛濃度で生育した植物。 図7六日は、処置後も示していますシュート成長、根の成長、およびカドミウム（ 図7C）に曝露された植物の代表的なクロロ葉の症状の減少。 実験2 2週間後のステップ1および2に記載されるようにCOL-0植物を成長させた、非修飾（充実）溶液を、20μMのCdを含む水耕溶液80mlで置換しました。 72時間後sが、根組織をTris 20mMの液（pH 8.0）、5 mMのEDTAの80ミリリットルを含む新しい容器に植物と全体の発泡ボードを転送することによって洗浄しました。このソリューションは、根の表面に結合した重金属を除去します。植物は5分間ロータリーシェーカー上のEDTAを含む溶液中でインキュベートしました。 EDTA溶液を脱イオン水80mlで置換した植物は、さらに5分間ロータリーシェーカー上でインキュベートしました。 DI水で、この洗浄工程を2回繰り返しました。 DI水を用いて植物を洗浄した後、葉と根の組織は、独立して回収し、ICP-OES 1のために処理した。 図8は、葉の元素組成は、根とは異なることを示して場所葉組織における主要栄養素（カルシウム、K、およびMg）根に比べて高い濃度で存在しています。一方、ZnおよびFeなどの微量栄養素​​を優先根に蓄積されます。非必須元素カドミウムの濃度がハイであることが見出されました<html>新芽に比べ根でgher。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig1.jpg" /> シロイヌナズナの種子の 図1. 気相殺菌。1.5ミリリットルの遠心分離管あたりのシロイヌナズナの種子の（A）額。 （B）殺菌のための準備ができてチューブラックホルダーにオープンキャップで種を含むチューブを、インクでマークされたキャップに付き1管が含まれています。 （C）滅菌はデシケーター、蓋の内側に設定し、バルブが閉じました。 （D）滅菌前と後のインクマークの強い色と種子消毒プロセスに含まれるチューブの蓋の上のインクマーク。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> ファイル/ ftp_upload / 54317 / 54317fig2.jpg &quot;/&gt; 図2 種めっき工程（A）種子をめっき前に滅菌紙の上に配置されています。滅菌爪楊枝もこのステップのために必要とされます。 （B）少し培地プレートの側にあるメディアまたは水とつまようじの端を濡らします。 （C）種子をMSプレートを1/4に移動されます。 （D）種子の理想的な密度は≈1シード/ cm 2である。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig3.jpg" /> 図3. フォームプラグは、栄養溶液中で苗を保持するために使用されます 。発泡チューブプラグの半分に切開を水耕栽培にプレートから移植時の苗を保持するのに役立ちます。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig4.jpg" /> 図4. 発泡ボードの準備。（A）大量に発泡板を準備する前に、コンテナサイズのテンプレートフォームボードのサイズを確認してください。発泡ボードの中央に作られた2つの小さな穿孔は、保持し、ピンセットを使用してフォームを処理する方が簡単であることを確認してください。 （B-C）は、コルクボーラーは、発泡ボードの穴を作成するために使用されます。 （D）発泡ボード上に作成した発泡チューブプラグと穴の間の適切なフィットを確認してください。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> トップビュー（A）と側面図（B）から水耕実験図5.エアーポンプの設定番号が示されます。1 -ポンプ空気を供給する。 2 - 空気の流れを制御するバルブシステムを有する空気ポンプを連結するプラスチックチューブ。 3 - 弁システム。 4と5 - 通気のための泡石でバルブシステムを接続するプラスチックチューブ; 6と7 - （魚の水槽のために販売されている）バブル石。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig6.jpg" /> 図6. 水耕システムに苗を転送する。（A） は、培地プレートから苗を取るためにピンセットを使用してください。 （B）苗ROOを配置発泡チューブプラグ上の切開に沿っトン。 （C）発泡ボードに発泡チューブプラグを挿入します。準備苗と（D）A完成した発泡ボードの設定は、栄養溶液の上に配置される。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig7.jpg" /> 図7. 栄養ソリューションは、テスト欠乏または要素の毒性作用のように変形することができる 4週齢の水耕は6日後のシロイヌナズナを成長させた：（AB）0で栽培された植物、7、14、21、28、35、42、およびZnを50μM。高亜鉛濃度（&gt; 42μM）で栽培された植物ショー成長遅延（毒性）のZnのない植物も用いて成長させた植物と比較して遅れて成長（栄養不足）を示す追加しながら、<html> 7μMのZn 2+。 （C）非存在下で増殖させた植物（左）または栄養溶液中で、20μMのCdの存在（画像はカドミウム曝露の6日後に撮影されました）。カドミウム曝露が白化を誘導し、成長を低減します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54317/54317fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig8.jpg" /> 植物成長水耕から根およびシュートの 図8 元素組成。必須微量栄養素の亜鉛と鉄がルーツで、より濃縮されながらシュートを根に比べてより多くの主要栄養素（カルシウム、K、Mgの）が含まれています。同様に非必須要素のカドミウムを優先根に蓄積されます。エラーバーは95％信頼区間（N = 14、シュートおよびn = 9、根）を表します。_upload / 54317 / 54317fig8large.jpg &quot;ターゲット=&quot; _空白 &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <table><tbody><tr><td> 栄養素の種類 </td><td> ソルト/試薬 </td><td> 水耕液中の濃度 </td><td> 単位 </td></tr><tr><td>主要栄養素</td><td> 3 KNO </td><td> 1.250 </td><td> mMの</td></tr><tr><td>主要栄養素</td><td> KH 2 PO 4 </td><td> 0.625 </td><td> mMの</td></tr><tr><td>主要栄養素</td><td> 硫酸マグネシウム</td><td> 0.500 </td><td> mMの</td></tr><tr><td>主要栄養素</td><td> Ca（NO 3）2 </td><td> 0.500 </td><td> mMの</td></tr><tr><td>微量栄養素</td><td> H 3 BO 3 </td><td> 17.500 </td><td> μM </td></tr><tr><td>微量栄養素</td><td> MnCl 2 </td><td> 5.500 </td><td> μM </td></tr&gt; <tr><td>微量栄養素</td><td> ZnSO 4 </td><td> 0.500 </td><td> μM </td></tr><tr><td>微量栄養素</td><td> Na 2のMoO 4 </td><td> 0.062 </td><td> μM </td></tr><tr><td>微量栄養素</td><td> NaClを2 </td><td> 2.500 </td><td> μM </td></tr><tr><td>微量栄養素</td><td> CoCl 2 </td><td> 0.004 </td><td> μM </td></tr><tr><td>微量栄養素</td><td> FeEDTA </td><td> 12.500 </td><td> μM </td></tr></tbody></table> 水耕溶液中の栄養素の表1.有効な濃度。

ここでは、植物栄養研究のための成功した水耕栽培システムを確立するためのわかりやすいプロトコルを提示します。このプロトコルはシロイヌナズナで広くテストされており、特定の栄養要件や植物の成長と発達に対する非必須要素の影響を研究するために、他の植物種に容易に適応させることができます。

Hydroponic systems have been utilized as one of the standard methods for plant biology research and are also used in commercial production for several ...

以下のプロトコルでは、研究室で水耕栽培システムを構築するためのステップバイステップの手順を説明します。このプロトコルはArabidopsis thaliana用に最適化されています。水耕栽培を正常に確立させるための主要な要因の一つは、実験に使用する苗の健全性です。したがって、器具、種子、および培地の滅菌は、汚染のリスクを軽減し、水耕栽培システムに移植する前の植物に良好なスタートを切らせるために重要な役割を果たします。この工程では、漂白剤と塩酸の反応によって放出される塩素ガスが、種子の表面を滅菌します。種子を1.5 milliliterの遠心チューブに移す前に、鉛筆でチューブにラベルを貼り、種子を識別してください。滅菌中にインクが消える可能性があるため、鉛筆の使用が推奨されます。また、チューブのキャップにSharpieで印を付けてください。この印は、滅菌過程で放出される塩素ガスにより消えるはずです。チューブ1本あたりの推奨播種量は約100 microlitersです。ラベルを貼ったチューブのキャップを開けた状態で、デシケーターまたは真空チャンバーに入れます。デシケーターを稼働中の化学薬品用ドラフトチャンバー内に設置してください。250 milliliterのビーカーに100 millilitersの漂白剤を注ぎ、それをデシケーターに入れてバルブを閉じます。ビュレットを用いて、漂白剤に12%塩酸を3 milliliters迅速に加えます。直ちに蓋を閉じてください。滅菌を4時間継続させます。滅菌から4時間が経過し、漂白剤を除去した後の、作動中のラミナーフローフード内にあるデシケーターがこちらです。赤い印が消えていることは、十分な量の塩素ガスが発生したことを示しています。デシケーターの蓋を大きく開け、滅菌済みの種子を30分以上通気させます。その後、種子はすぐに使用するか、乾燥した場所に保存してください。この工程により、移植段階の前に健全な苗を得ることができます。これらは種子プレートの作製に必要なアイテムです。滅菌済み種子、1/4 MS 培地プレート、滅菌済みフィルターペーパー、ミリポアテープ、滅菌済み爪楊枝、マーカーペン、アルミホイル。まず、遠心チューブから種子を滅菌済みフィルターペーパーに移します。爪楊枝の片端をわずかに湿らせ、その湿った端を用いてフィルターペーパーから種子を拾い上げ、寒天表面に配置します。種子を1平方センチメートルあたり約1粒の密度でプレート全体に分散させてください。ここでは手順を実演するために少数の種子のみを使用していますが、プレート全体に種子を配置することも可能です。植物の日数を管理するため、プレートの蓋に日付を記入します。マイクロポアテープを使用して、プレートの蓋をプレート本体に固定します。このテープにより、外気とプレート内部の微気候との間で水分交換が可能になります。アルミホイルでプレートを覆って遮光し、植物をコールドルームに2日間置いてください。発芽を促進させるために、より長い時間をかける場合もあります。1/4 MS培地と同様に、水耕栽培溶液も調製後に滅菌する必要があります。我々はArabidopsis thalianaの栽培に以下の栄養液を成功裏に使用しましたが、特定の実験や異なる植物種に合わせて調整することが可能です。各主要栄養素は個別のボトルでストック溶液を調製し、微量栄養素は鉄-EDTAを除き、すべて1つのボトルで調製することを推奨します。10倍濃度の栄養液を実験前に調製しておくことができますが、オートクレーブ滅菌を行い、冷暗所で保存する必要があります。以下は、植物ホルダーを準備するために必要な材料です。水耕栽培容器、フォームボード、カッターナイフ、コルクボーラー、滅菌済みフォームチューブプラグ、ピンセット。まず、容器のサイズを測定します。次に、必要な寸法に従ってフォームボードをカットします。この作業にはペーパーナイフが便利です。フォームボードのサイズが容器に適切に適合しているか確認してください。小型のピンセットを使用してボードを固定します。必要に応じてフォームボードのサイズを調整してください。鉛筆を使用して、植物を固定する位置に印を付けます。コルクボーアを使用して、フォームボードに穴を開けます。推奨密度は、10 cm²あたり1株です。次に、カミソリ刃を使用して、各フォームプラグに沿って切り込みを入れます。カミソリの刃を使用する際は、細心の注意を払ってください。各孔はフォームプラグで充填されます。したがって、孔のサイズはプラグのサイズに比例させる必要があります。水耕栽培のセットアップを行う前に、2つのプラグを脱イオン水に浸し、液体オートクレーブで滅菌します。次に、苗を移植し、エアポンプを設置します。これが使用濃度の水耕栽培用溶液です。これらは滅菌済みのフォームチューブプラグです。そして、こちらが播種後12日の培地プレート上の苗です。プレートを開けてください。小型のピンセットを使用して、苗を培地プレートからそっと引き抜き、根をフォームプラグの切開線に沿って配置します。苗を保持しているフォームチューブをフォームボードに慎重に差し込み、ボードを水耕栽培液の入った容器に入れます。希望の株数に達するまで移植を繰り返します。フォームチューブプラグが水耕栽培溶液に十分に浸っていることを確認します。次に、小型の水槽用エアポンプ、プラスチックチューブ、水槽用エアストーン、バルブシステム、およびエアポンプを使用したエアレーションシステムのセットアップ方法を説明します。まず、エアラインチューブの短く切り出した部分をエアストーンに接続します。次に、ストーンをバルブシステムに接続します。続いて、バルブシステムをポンプに接続します。ポンプを起動した後、映像内の人物がバルブを調整して空気流量を制御しています。空気の流れは、根系に損傷を与えずに酸素を供給できる程度の量に調整してください。次に、苗を載せたフォームボードを水耕栽培装置に設置します。溶液に届く光を制限し、藻類の増殖を抑えるため、容器の側面を覆ってください。また、移植したばかりの苗が強い光で乾燥するのを防ぐため、容器の蓋に透明なキャップを被せます。植物が大きくなったらキャップを取り除いてください。植物栄養学に興味がある研究者にとって、水耕栽培は、目的の元素濃度を操作することで、異なる栄養条件に対する植物の反応を検証するための理想的なシステムとなります。研究者は、栄養十分、欠乏、または毒性条件を設定することができます。これらは、プロトコルに記載されている通り、水耕栽培システムで育成されたArabidopsisの苗です。水耕液の組成を変更する前に、植物を水耕栽培システムで3週間育成させました。映像内の人物は、植物に処理を施す前に水耕栽培液を更新しています。水耕栽培液に添加するため、毒性元素であるカドミウムのストック溶液が使用されました。本実験で使用したカドミウム濃度は20 micromolarでした。溶液を調製した後、植物を容器に戻します。6日間の処理後、カドミウムに曝露された植物では、成長の遅延とクロロシス症状が認められました。また、地上部および根の両方においてバイオマスの減少も観察されました。この図は、水耕栽培システムで異なる濃度の亜鉛を用いて処理した Arabidopsis 植物の別の実験を示しています。42 µMを超える亜鉛濃度で育成した植物は、高濃度の亜鉛により成長の遅延が見られました。一方で、亜鉛を添加せずに育成した植物も、7 µMの亜鉛で育成した植物と比較して、亜鉛欠乏による成長の遅延を示しました。結論として、この水耕栽培システムは安価であり、かつ拡張可能です。これにより、毒性元素に対する植物の感受性を試験したり、植物の栄養要求量を研究したりすることが可能になります。根と地上部の両方を個別に観察および回収できるため、元素分析や遺伝子発現解析に利用できます。

hydroponics-versatile-system-to-study-nutrient-allocation-plant

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

出典: Nathoo、N.、 et al.植物/微生物の分子相互作用とシグナル伝達の同時かつ体系的な解析のための水耕共栽培システム J. Vis. 経験。 (2017)。このビデオは、無菌条件下での植物と細菌の相互作用を研究するための水耕栽培共栽培システムを示しています。植物の苗木は、...

植物宿主と相互作用する細菌の分子応答を研究するための共培養システム

放射性トレーサーで植物にミネラル栄養素や毒性物質のフラックスを測定する

記載された水耕共培養システムは、金属メッシュスクリーンを有する完全な植物を支持し、それらを細菌と共培養する。植物組織、細菌、および分泌された分子は、下流の分析のために別々に採取することができ、同時に植物宿主および相互作用する微生物または微生物の両方の分子応答を調べることができる。...

植物/微生物の分子相互作用およびシグナル伝達の同時および系統的分析のための水耕栽培共生システム

単純な汎用性、および低コストの in vitro水耕システムが正常に最適化されて、無菌条件下で大規模な実験を有効にします。このシステム...

無菌状態で小さな分子に対する植物の反応を評価するための柔軟な低コスト化の養液栽培システム

可視化とルート成長の in situ測定は非常に困難です。根の発育と栄養への応答に時間をかけて増殖を追跡するカスタマイズ可能な rhizobox...

根の生長およびローカライズされた栄養素に対する反応性を可視化する最適化された Rhizobox プロトコル

ここでは、種の存在を定量化し、植物の根の初期植民地化時および異なる成長環境への移動後の細菌の空間分布を可視化するための水耕植物成長アッセイについて説明する。...

浮遊水耕システムにおけるアラビドプシス・タリアナ根の細菌の植民地化と維持のモニタリング

このハイスループット、テレメトリー、全植物の水関係の重力表現法により、リアルタイムでの直接的かつ同時測定、および動的な植物環境相互作用に関与する複数の収量関連生理学的特性の解析が可能になります。...

植物環境相互作用のリアルタイム生理的フェノタイピングのためのテレメトリー、重力測定プラットフォーム

このプロトコルは、質量分析イメージングと組み合わせた薄膜(DGT)の拡散勾配を用いた複数の不安定な無機栄養素および汚染物質溶質種のサブmm2D視覚化のワークフローを提示する。地表植物の根層圏における溶質の定量的マッピングについては、溶質サンプリングおよび高解像度の化学分析について詳細に説明します。...

土壌中の不安定な植物、無機植物の栄養素および汚染物質の二次元可視化と定量化

微生物の有無にかかわらず、系統発生的に異なるさまざまな植物の成長をサポートするガラスベースの半水耕栽培実験システムのプロトコルを提示します。このシステムは、さまざまな増殖培地と互換性があり、下流分析のための非破壊的な根滲出液サンプリングを可能にします。...

半水耕栽培の根滲出液プロファイリングのための汎用性の高いガラスジャーシステム

ランダムドットkinematogramsとコンピュータで生成された無脊椎動物のビデオ再生を採用したオペラント条件づけパラダイムを使用して、トカゲの視覚感度のテスト。...

トカゲの運動の速度と方向の視覚感度のテスト

学ぶ水耕栽培システムの構築法。Arabidopsis thalianaを用いて栄養要求性や有害元素の影響を研究するための汎用性の高いプロトコルを解説。種子滅菌、培養液調製、エアレーション設定などの詳細な手順を含む。

水耕：栄養アベイラビリティと毒性元素への曝露に栄養の割り当てと植物の応答を研究するための汎用性の高いシステム

さらに動画を探す