세포 분열과 확장을 정량화하는 것은 식물 전체의 성장을 이해하는 데 매우 중요합니다. 여기에서는 옥수수 잎의 성장 속도를 결정하는 세포 매개변수를 계산하는 프로토콜을 제시하고 발달 단계별 샘플링 전략을 지시하여 분자 성장 조절 메커니즘을 조사하기 위해 이러한 데이터를 사용하는 방법을 강조합니다.
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세포 분열과 확장을 정량화하는 것은 식물 전체의 성장을 이해하는 데 매우 중요합니다. 여기에서는 옥수수 잎의 성장 속도를 결정하는 세포 매개변수를 계산하는 프로토콜을 제시하고 발달 단계별 샘플링 전략을 지시하여 분자 성장 조절 메커니즘을 조사하기 위해 이러한 데이터를 사용하는 방법을 강조합니다.
성장 분석은 식물 과학에서 대조적인 유전자형과 환경 조건의 영향을 조사하는 데 자주 사용됩니다. 이러한 분석의 세포 측면은 성장이 세포 분열과 세포 신장에 의해 주도되기 때문에 매우 중요합니다. 운동학적 분석은 이 두 가지 프로세스를 정량화하는 방법론을 나타냅니다. 또한 이 기술은 비전문 실험실에서 사용하기 쉽습니다. 여기에서는 외떡잎잎식물(Zea mays) 잎에서 운동학적 분석을 수행하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 두 가지 측면이 제시됩니다 : (1) 세포 분열 및 확장 매개 변수의 정량화, 그리고 (2) 발달 영역의 위치 결정. 이는 샘플링 설계의 기초가 될 수 있으며 잎 성장 영역에서 높은 공간 해상도로 생화학 및 분자 측정의 데이터 해석에 유용할 수 있습니다. 옥수수 잎의 성장 영역은 꾸준한 상태에서 수확됩니다. 개별 잎은 DAPI 염색을 사용하여 분열 길이를 측정하고 DIC 현미경을 사용하여 세포 길이를 측정하는 데 사용됩니다. 이 프로토콜은 성장 영역이 적어도 몇 센티미터에 걸쳐 있는 안정적인 성장 중에 수확된 출현한 외떡잎 잎에 적합합니다. 식물 성장 조절에 대한 이해를 높이려면 성장 및 분자 연구에 대한 데이터를 결합해야 합니다. 따라서 운동학적 분석의 중요한 이점은 분자 수준의 변화를 잘 정의된 세포 발달 단계와 연관시킬 수 있다는 것입니다. 또한 지정된 발달 단계에 대한 보다 집중적인 샘플링을 허용하여 예산이나 시간이 제한된 경우에 유용합니다.
성장 분석은 일반적으로 환경 적 요인에 대한 유전자형 결정 성장의 차이 및 / 또는 표현형의 반응을 설명하기 위해 식물 과학자들에 의해 사용되는 도구 세트에 따라 달라집니다. 그들은 성장의 기본 메커니즘을 탐구하는 크기와 무게 전체 식물의 측정 또는 장기 성장 속도의 계산을 포함한다. 장기 성장은 세포 수준에서 세포 분열과 팽창에 의해 결정된다. 따라서, 분석 성장이 두 프로세스의 정량화를 포함하는 전체 장기 성장 1의 차이를 이해하는 열쇠이다. 따라서, 비 전문 실험실에서 사용하는 것이 상대적으로 쉽다 세포 성장 파라미터를 결정하는 적절한 방법을 위해 중요하다.
운동 학적 분석은 이미 장기 성장 모델이 개발을위한 강력한 프레임 워크를 제공하는 방식으로 설정되어있다. 이 기술은 선형 시스템에 최적화 된,이러한 애기 장대의 뿌리와 잎 외떡잎로서뿐만 아니라, 쌍떡잎 식물 잎 3 비 - 선형 시스템에 대한. 오늘날,이 방법은 점점 방법 유전 호르몬 발달을 연구하는 데 사용되는, 환경 적 인자, 세포 분열 및 다양한 기관에서 팽창 (표 1)에 영향을 준다. 제한이 식물 재료의보다 많은 양을 필요로 기술 (예, 대사 산물에 대한 장기의 크기와 공간적인 조직에 의해 부과 될 수 있지만, 또한, 또한, 그들의 기본적인 생화학 적 분자, 및 생리적 규정 (표 2)에 세포 과정을 연결하는 프레임 워크를 제공한다 측정 프로테오믹스 등).
예컨대 옥수수 (ZEA 메이스) 잎과 같은 외떡잎 잎 순차적 성숙에 도달하는 분열 조직 및 연신 존을 통과하는 세포가 선단을 향해 판의베이스를 이동하는 선형 시스템을 나타내는존. 이는 성장 (4)의 공간 패턴의 정량적 연구 이상적인 모델 시스템 만든다. 또한, 옥수수 잎 (몇 cm (5)에 걸친 분열과 신장 영역) 큰 성장 영역이 다른 조직 수준의 연구에 대한 가능성을 제공합니다. 이 분자 기술, 생리 학적 측정 및 세포 생물학 접근 (표 2)의 범위를 통해 운동 학적 분석에 의해 정량화 세포 분열 및 확장을 제어 (추정) 규제 메커니즘의 조사를 할 수 있습니다.
여기서는 단자엽 나뭇잎의 운동 학적 분석을 수행하기위한 프로토콜을 제공한다. 첫째, 우리는 리프 축의 위치와 얼마나 학적 매개 변수를 계산하는 함수로서 세포 분열과 세포 신장 둘의 적절한 분석을 수행하는 방법을 설명한다. 둘째, 우리는 또한이가 샘플링 디자인의 기초로 사용할 수있는 방법을 보여줍니다. 여기서 우리는 두 가지 사례를 토론 고해상도 샘플링을D는 각각 향상된 데이터 해석 및 시간 / 비용의 절감을 가능하게 샘플링을 집중했다.
운동의 표 1. 개요 세포 분열 및 다양한 기관에서 확장 정량화하는 방법을 분석한다.
| 오르간 | 참고 |
| 외떡잎 잎 | 16, 20, 21, 22 |
| 루트 팁 | 2, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 |
| 쌍떡잎 식물 잎 | 21, 30, 31 |
| 혀끝의 분열 조직을 촬영 | (32) |
운동의 표 1. 개요 세포 분열 및 다양한 기관에서 확장 정량화하는 방법을 분석한다.

분자 수준에서 자신의 규제기구 학적 분석에 의해 정량 세포 과정과 표 2에 연결합니다. 다양한 종 및 기관에서 생화학 및 분자 분석 결과에 세포 프로세스의 정량화를 연결하는 다양한 연구에 대한 참조. 크 실로 글루칸 endotransglucosylase (XET), 말론 디 알데히드 (MDA), 사이클린 의존 키나제 (CDK). 이 테이블의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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참고 : 운동 학적 분석을 위해 다음 프로토콜은 정상 상태 성장하는 동안 잎에만 유효합니다. 이것은 몇 일 (6)의 기간 동안 안정한 잎의 신장 속도와 셀 길이와 리프 팽창 공간 패턴을 의미한다.
1. 식물 성장과 잎 신장 속도의 측정 (LER)
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그림 1 :. 옥수수 잎의 운동 학적 분석의 도식 개요는 관심의 잎은 잎 신장 비율 (LER)를 계산하는 세 가지 일 연속 통치자로 측정된다. 그 후, 리프 수확되고 세 cm 세그먼트는 분열 크기의 결정에 사용된다. 이것은 DAPI 염색 후 가장 말단 유사 분열의 그림을베이스까지의 길이를 측정하여 수행됩니다. 증식 유사 분열 수치와 (B) 조형 유사 분열 수치의 (A) 예. 중간 정맥의 다른 쪽 판베이스에서 제 십일cm은 셀 길이를 측정 한 10 상자 cm 세그먼트를 절단하는 데 사용된다. 이러한 측정은 성숙한 세포의 길이 (L 메트) 및 분열 (패 DIV)를 떠나는 셀의 길이를 결정하는 역할을 셀 길이 프로파일을 생성하기위한 기초를 제공한다. 그만큼 패 DIV 및 L 메르가 분열 조직 (N 메르) 세포의 수를 계산하는데 사용되지만 m> LER 및 L 매트는 전지 생산 속도 (P)을 계산하기 위해 사용된다. 차례로, P 및 N 메르 세포주기의 기간 (T의 c)의 역수이다 평균 셀 분할 률 (D)을 계산하는 데 사용된다. 동일 컬러의 화살표는이 화살표 다음의 파라미터를 계산하는데 사용되는 매개 변수를 나타낸다. 스케일 바는 40 μm의 =. 로마 숫자는 프로토콜에 설명 된 특정 실험 절차를 참조하는 데 사용됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 수확
3. 분열 조직 길이 측정
4. 셀 길이 프로필
운동 학적 매개 변수 5. 계산 (보조 파일 2 참조)

그림 2. 성장 영역의 종료를 결정하는 분열 조직은 : 적색 별표 표시된 위치에서는, 실제의 셀 크기보다 작은 95 %가이 위치에 따라 모든 셀의 평균 셀 크기 (빨간색 점선) (적색 고체 인 선). 성장 영역 (L의 GZ의 끝, AB로 표시95 %이 위치 (청색 선 다음 모든 셀의 평균 셀 크기의 (점선 파란색 라인)) 실제 셀 크기를 동일 곳 루 스타)에 위치해 있습니다. 분할 영역 (D), 신장 영역 (E), 성숙 영역 (M). 점선 화살표는 로컬 크기와 잎의 끝 부분에 기초 위치에서 이동하는 잎의 선단부의 평균 크기의 95 % 사이의 융합을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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여기, 우리는 그들의 잎 성장의 관점에서 가뭄 스트레스 조건 (가뭄, 34 % SWC)를 실시 잘 급수 설비 (제어, 54 % 토양 수분 함량, (SWC))과 식물 사이의 비교를 나타낸다. 모든 식물은 ° C를 하루 / 밤, 300-400 μEm -2 초 -1 광합성 활성 방사선 (PAR). 가뭄 조건 25 ° C / 18을, 통제 된 조건 (16 시간 일 / 8 시간 밤에서 성장 챔버에서 성장했다 올바른 SWC에 도달 한 후, 추가로 유지 될 때까지 물을 원천에 의해 확립되었다. 예비 연구에있어서, 제 5 판 따라서, 그것은의 리프로 선택되었다. 등장이 스트레스 조건 하에서 처음 개발 한 것으로 정의 된 관심. 마지막 잎 길이 (LL) 가뭄 스트레스 식물의 낮은 LER (표 3)에 기인 잘 물을 식물의 것보다 40 % 낮았다. 레아의 세포 기초를 이해하기F 성장 반응...
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옥수수 잎 전체 학적 분석 판 성장의 셀룰러 기반의 판정이 가능하고 효율적인 샘플링 전략의 디자인을 허용한다. 프로토콜은 비교적 간단하지만, 몇 가지주의 사항은 다음 중요한 단계 추천 : (1)은 분열 조직의 길이 결정 (3 단계) 때문에, 분열 조직에 손상을주지 않고 젊은, 동봉 된 잎 (2.3 단계) 분리하는 것이 중요합니다 전체가 필요합니다 분열 조직은 존재합니다. 연습은 사전에 필요할 수 있습니다. (2) 분열 길이 판정은 유사 분열의 해석에 기초한다. 따라서, 우리는 하나의 실험에서, 동일 인물 의한 실행 프로그램에 차이를 줄이기 위해 이러한 측정을 행하는 것을 조언한다. (3) 단지 10 센티미터 실제 셀 길이의 측정에 사용되는 경우에도, 상기 세그먼트의 에지가 전혀 않으므로 셀 길이를 측정 (250 단계)에 세그먼트를 수확 십일cm 포함하지 중요t는 항상 완전히 에탄올 및 / 또는 유산균의 잠수함. 따라서,이 여분 센티미터 성장 영역의 처음 10 센티미터 청산을 보장한다. (4) 마지막으로,이 올바른지 확인하기 위...
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저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
이 작품은 VA에 앤트워프 대학에서 박사 친교에 의해 지원되었다; KS에 플랑드르 과학 재단 (FWO, 11ZI916N)에서 박사 교제; FWO (G0D0514N)에서 프로젝트 보조금; 공동의 연구 활동 (GOA) 연구 보조금, 앤트워프 대학의 연구위원회에서 "잎 형태 형성의 시스템 생물학 접근"; 그리고 Interuniversity 매력 폴란드 (IUAP VII / 29, MARS), 모든 비디오에 기여 GTSB 한 Asard, Bulelani L. Sizani과 하마다 AbdElgawad에 벨기에 연방 과학 정책 사무실 (BELSPO)에서 "옥수수와 애기 장대 뿌리와 성장을 쏴" .
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Pots | Any | Any | 우리는 다음과 같은 방법으로 냄비를 사용하지만 치료 / 연구에 따라 다를 수 있습니다 : 바닥 직경 : 11cm, 개구부 직경 : 15cm, 높이 : 12cm. 우리는 냄비 당 하나의 옥수수 식물을 재배합니다. |
| 심기 기질 | Any | Any | 우리는 화분 매체 (Jiffy, The Netherlands)를 사용하지만 처리 / 연구에 따라 다른 기질을 사용할 수 있습니다. |
| Ruler | Any | Any 식물의 최종 잎 길이를 측정하려면 최소 1.5미터를 덮는 확장 눈금자가 필요합니다. | |
| 씨앗 | 모든 | NA | 씨앗은 육종가에게 주문할 수 있습니다. |
| 메스 | Any | Any | 메스는 잎 수확 중에 주변의 잎에서 관심 있는 잎을 분리하는 데 사용되며, 수확 직후에는 세포 길이 및 분열 길이 측정을 위한 적절한 샘플을 절단하는 데 사용됩니다. |
| 15 mL 팔콘 튜브 | Any | Any | 15 mL 팔콘 튜브는 절대 에탄올 및 젖산으로 샘플을 세척하는 동안 세포 길이 측정에 사용되는 샘플을 저장하는 데 사용됩니다. |
| Eppendorf tubes | Any | Any | Eppendorf tubes는 에탄올:아세트산 3:1 (v:v) 용액에서 분열 길이 측정에 사용되는 시료를 보관하는 데 사용됩니다. |
| 장갑 | 부식성 시약으로부터 보호하는 모든 라텍스 장갑. | ||
| 아세트산 | 모든 | 주의 : 금속 부식성, 카테고리 1 피부 부식, 카테고리 1A, 1B, 1C 심각한 눈 손상, 카테고리 1; 인화성 액체, 카테고리 1,2,3 | |
| 앱솔루트 에탄올 | 모든 | 주의: 피부 접촉(자극성), 눈 접촉(자극성), 흡입 시 위험합니다. 피부 접촉(투과기), 섭취 젖산의 경우 약간 위험 | |
| . >98% | 모든 | 주의: 금속 부식성, 카테고리 1 피부 부식, 카테고리 1A,1B,1C 심각한 눈 손상, 카테고리 1 | |
| 염화나트륨(NaCl) | 모든 | ||
| 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) | 모든 | 주의: 급성 독성(경구, 피부, 흡입), 카테고리 4 피부 자극, 카테고리 2 눈 자극, 카테고리 2 피부 민감성, 카테고리 1 특정 표적 장기 독성 – 1회 노출, 카테고리 3 | |
| 트리스(하이드록시메틸)아미노메탄 염산염(Tris-HCl) | 모든 | 이 물질은 자극성이 있을 수 있으므로 눈과 피부와의 접촉을 피해야 합니다. 먼지를 흡입하면 호흡기에 자극을 줄 수 있습니다. | |
| 4′,6-Diamidine-2′-phenylindole dihydrochloride (DAPI) | DNA | 에 대한 모든 세포 투과성 형광 마이너 그루브 바인딩 프로브. 피부에 자극을 일으킵니다. 알레르기 성 피부 반응을 일으킬 수 있습니다. 호흡기 자극을 일으킬 수 있습니다. | |
| 얼음 | 모든 | NA | DAPI 솔루션은 얼음 위에 보관해야 합니다. |
| 형광 현미경 | AxioScope A1, Zeiss의 Axiocam ICm1 또는 기타 | 모든 형광 현미경을 사용하여 분열 길이를 결정할 수 있습니다. | |
| 현미경 슬라이드 | 어떤 | 것이든 | |
| 유리 | 어떤 | ||
| 어떤 집게든지, 수확 직후에 말린 옥수수 잎을 펼치기 위해 필요한 모든 집게입니다. 이는 세포 길이와 분열 길이 측정을 위한 적절한 샘플을 자르기 위함입니다. | |||
| NA | 이미지 분석 소프트웨어 | Axiovision(릴리스 4.8) | 소프트웨어는 http://www.zeiss.com/microscopy/en_de/downloads/axiovision.html 에서 다운로드할 수 있습니다. ImageJ(https://imagej.nih.gov/ij/)와 같은 다른 소프트웨어도 사용할 수 있습니다. |
| DIC | AxioScope A1, Zeiss의 Axiocam ICm1 또는 기타 | 미분 간섭 대비(DIC)가 장착된 모든 현미경을 사용하여 세포 길이를 측정할 수 있습니다. | |
| R 통계 분석 소프트웨어 | R Foundation for Statistical Computing | NA | 오픈 소스; https://www.r-project.org/ R 스크립트에서 다운로드 할 수 있습니다 |
| NA 우리는 Kern Smooth 패키지 (Wand MP, Jones MC. 커널 스무딩: Chapman & Hall/CRC (1995)). 이 스크립트는 Mac 및 Windows에서 교신 저자와 문의하면 사용할 수 있습니다. |
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