방법 논문

체관부 체 요소에 전기 신호를 획득 및 측정을위한 전기 침투 그래프 (EPG)의 새로운 응용 프로그램

DOI:

10.3791/52826

⸱

2015년 7월 2일

 , 
1Department of Plant Physiology and Biophysics, University of Würzburg, 2EPG Systems, Wageningen, The Netherlands

이 논문에서

요약

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Electrical Penetration Graph(EPG)는 탐침 곤충의 섭식 행동을 연구하기 위한 잘 정립된 기술입니다. 여기에서는 식물에서 체관부를 형성하는 세포인 체 요소(SE)의 세포 내 전기생리학 기록을 획득하기 위한 비침습적 도구로서 EPG의 새로운 적용을 보여줍니다.

초록

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세포의 전기 생리 특성은 종종 자신의 네이티브 환경에서 그들을 해리 후, 시험관에서 공부하고 있습니다. 그러나 유기체 먼 세포 사이의 전기 전송의 연구는 생체 내에서 자신의 네이티브 환경에 내장 세포의 유물이없는 기록을 필요로한다. 공장에서 unwounded 지역으로 부상에서 전기 신호의 전송은 긴 있기 때문에 식물 학자의 관심을 감정을 상하게했다. 사부, 공장 전반에 걸쳐 확산되는 식물 혈관의 살아있는 부분은, 식물에서 전기 전송의 주요 조직으로 가정하고있다. 적합한 전기 생리 학적 방법의 부족은 생체 내에서 체관부 세포의 전기적 특성의 연구에 많은 문제를 야기. 여기에서 우리는 전기 침투 감에 통합 사는 진딧물, 또는 다른 사부 공급 hemipteran 곤충을 사용 체 요소의 세포 내 전기 생리학 (SES)에 대한 새로운 접근 방식을 제시산도 (EPG) 회로. 이 방법의 다양성, 안정성 및 정확성은 가능한 기록 모델 식물 애기 장대 (1)의 중심 정맥의 SE들에 상세히 상처 유발하는 전기 신호를 연구했다. 여기서 우리는 EPG 전극 용이 한계 정맥 세포의 전기 생리 SE를 레코딩을 위해 구현 될 수 있으며,뿐만 아니라, 여러 외부 자극을 전기 신호로 응답 SE의 용량을 연구하는 것을 보여준다. SE의 세포 내 전기 생리학에인가 EPG 방식은 식물 / 곤충 조합의 다수의 식물 종의 다양한 구현에 많은 연구가 목적이 될 수있다.

서론

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장거리 전기 신호를 생성하는 기능은 외부 자극에 대한 반응을 효율적으로 허용 다세포 생물의 유리한 특성이다. 이 특성은 식물과 동물에 독립적으로 진화, 따라서 수렴 진화의 경우를 나타내고있다. 집중적 인 연구의 주제는 전기 신호가 이러한 동물에서 자극 유발 된 전기 신호의 송신 및 신경 근육 수축, 분자 단위로, 전송 메커니즘, 및 함수 등의 동물에서 중요한 기능과 결합되는 것을 감안할. 대조적으로, 식물에서 자극 유도 전기 신호는 거의 연구 주목 받고있다. 식물이 더 신경이나 근육이 없지만, 식물이 환경 적 요인에 대한 그들의 반응에 중요한 역할을에서 그 자극에 의​​한 전기 신호를 가정 할 수있는 충분한 증거가있을 것 같습니다.

체관부, 식물 맥관계의 생활 성분은 주요 서브으로 가정 한자극 유발 된 전기 신호의 전송을위한 strate는 자극으로부터 / 비 자극 / 손상되지 않은 부분이 손상. 체관부의 주요 세포는 체 요소 (SES), 비교적 간단한, 가늘고 긴 세포이다. SE들 중 단이 공장으로 확산되는 연속적인 저 저항, 관 자체 시스템을 형성하는 다른 SE들에 접속된다. 이러한 고도로 전문화 된 세포의 전기적 특성에 대한 연구는 거의 그러나있다. 이러한 이전의 연구에서 연구자와 함께 SE를 액세스하거나 유리 미세....

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프로토콜

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1. 진딧물 양육

참고 : EPG 녹화 용 식물과 진딧물 종의 선택은 연구 목적에 따라 달라집니다. 애기 장대에 대한 연구를 들어, 진딧물 Brevicoryne의 brassicae 적합합니다.

  1. 후면 B. 브라 시카 올레 라 케아에 온실 brassicae 진딧물. 다른 식물 오염을 방지하기 위해, 케이지에서 사육 진딧물 사용 식물 유지. 진딧물과 실험 식물의 오염을 방지하기 위해, 진딧물 양육 식물과 별도의 방에서 (우리의 경우 B의 올레 라 케아와 A. 장대에서) 실험 설비를 유지.
  2. 중요한 식물의 손상을 초래하거나, 인구 과잉에 도달하기 전에, 2 주마다에 대한 신선한 식물에 진딧물을 전송합니다. 새로운 식민지를 시작하는 신선한 양육 공장에 10 ~ 20 성인 진딧물을 전송합니다.
  3. 원치 않는 진딧물 종, 기타 곤충 초식 동물, 진딧물 포식 기생자 및 봉에 의한 오염 정기적으로 식물을 양육 모니터나는 진딧물 식민지의 건강에 영향을 미칠 수.
  4. EPG 녹화에 대한 최종 탈피 후 1 주일 성인, 날개없는 진딧물을 수집합니다.
  5. 그들은 종종 실수로 다른 식물을 오염시킬 수 기록, ....

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결과

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이전의 연구에서는 발작 애벌레 일 동안 midvein의 SE들에서 생성 된 전기 신호의 특성의 목적 EPG 전극 기술을 구현 하였다. 그것은 이러한 기술을 구현하기 위해 필요에 따라서 고정 의무, SE-조밀하고 비교적 견고하므로 midvein는, 종래의 유리 전극 용뿐만 아니라, 유리 탐침 전극 용 바람직한 삽입 부위이다. 여기, 우리는 잎의 가장자리 정맥에 그 특히, SE들에 액세스하는 것이 더 어려운에서 전기 생리 정보를 수집의 목적 EPG 전극의 다양성을 이용했다. 그림 3은 일반적인 EPG는 한계 정맥 SE에서 기록을 보여줍니다 A의 원위 상처에 의해 유도 된 전기 신호가 포함 장대 식물. 다르게 주요 정맥의 SE들에서, 한계 정맥에서 SE들은에 대응할 수있다 하나, 느린 탈분극 웨이브와 원격 손상에 반응중앙 SE들에 느린 탈분극 파도입니다. 평균적으로, 잎 가장자리의 SE들에서이 원격으로 유도 느린 탈분극이 61 ± 27 초 평균 시간,.......

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토론

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이 문서에서는 전기 침투 그래프 (EPG) 녹음을 만들기위한 상세한 프로토콜을 제공합니다. EPG 기술은 물론 전 세계적으로 100 ~ 200 활성 사용자와, 설립하고, 예를 들어 서로 다른 주제에 대한 많은 연구, 구현되었습니다) 진딧물과 다른 탐침 베어링 곤충 (13)에 대한 호스트 공장 저항; b)는 식물 바이러스 및 병원균 전송 메커니즘 (14); 행동의 C) 살충제 모드 (독성과 행동의 변화) (15); D) 전자 프로그램 가이드 (EPG)도 그것의 먹이 효율 16 증가로 그 진딧물 싸움은 승자에 대한 유리한 입증 유용했다.

EPG 녹화 곤충를 연결하는 배우는 것은 어려운 것이 아니라 인내와 마스터 실무 경험을 필요로한다. 최종 유선 곤충에 전극을 만들기에서, 하나 또는 2 주 연습 기간을 권장합니다. 이 시간 동안, 연구원은 선택의 처리에 / 자신을 자신을했습니다 것곤충 종은 성공적으로 .......

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공개 사항

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WFT는 은퇴 활동으로 EPG Systems를 출시했으며 재정적으로 제휴하고 있습니다.

감사의 글

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VSR은 IIF 마리 퀴리 그랜트에 의해 지원되었다 (지구 상처, 약어에 대한 : 상처 애기 장대에서 전기 신호를 유도).

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
황동 커넥터 핀EPG 시스템/hardw.shopΦ 1.2 mm
얇은 구리 와이어EPG 시스템/hardw.shop약. Φ 0.2 mm
얇은 금 와이어EPG 시스템Φ 18 &마이크로; m
납땜납땜 와이어 수지
코어 납땜 와이어하드웨어 상점
스티로폼모든
수성 실버 접착제EPG 시스템< href "http://www.epgsystems.eu/"> 레시피 : www.epgsystems.eu< / a >
종이 물티슈킴벌리 - 클라크5511
납땜 볼트모든
실체 현미경Hund Wetzlar최소 배율은 10X
소형 가위Fine Science Tools14088-10
메스Fine Science Tools10050-00
Fine ForcepsFine Science Tools11231-20
VortexA. HartensteinL46
수채화 브러시번호1 또는 2
공기 흡입 장치설명 참조 : www.epgsystems.eu
곤충 핀번호1 또는 2
솔리드 테이블
패러데이 케이지손으로 만든
컴퓨터후지쯔 지멘스
데이터 수집 소프트웨어EPG 시스템Stylet+d
Giga-4 (-8) 완전한 시스템EPG 시스템은
다음을 포함합니다:
USB 출력Di155/Di71012/14 비트, 속도 100  Hz (softw. fixed)
EPG 프로브 4 (8)50x DC 프리앰프
스위블 클램프 온 로드
DC 전원 어댑터바이폴라, 230/115 VAC to -/+8 VDC
플랜트 전극 및 케이블
추가 테스트 및 접지 케이블 
와이어 이 있는 메인 컨트롤 박스

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Salvador-Recatalà, V., Tjallingii, W. F., Farmer, E. E. Real-time, in vivo. intracellular recordings of caterpillar-induced depolarization waves in sieve elements using aphid electrodes. New Phytologist. 203 (2), 674-684 (2014).
  2. Van Bel, A. J., Knoblauch, M., Furch, A. C., Hafke, J. B.

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재인쇄 및 허가

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태그

Arabidopsis thalianaEPG

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