2018년 8월 25일
간단 하 고, 다재 다능 한, 고 저가 생체 외에서 수경 시스템 성공적으로, 메 마른 조건 하에서 대규모 실험을 수 있도록 최적화 되었다. 이 시스템 솔루션 및 분자, 생화학, 생리 적 연구에 대 한 뿌리에 의해 그들의 효율적인 흡수 화학 물질의 응용 프로그램을 지원합니다.
간단하고 다재다능하며 저렴한 체외 수경재배 시스템을 성공적으로 최적화하여 멸균 조건에서 대규모 실험을 가능하게 했습니다. 이 시스템은 분자, 생화학 및 생리학 연구를 위해 용액에 화학 물질을 적용하고 뿌리에 의한 효율적인 흡수를 용이하게 합니다. 우리는 이 시스템이 초기 발달 과정에서 균질한 묘목을 얻고 애기장대 탈리아나 종자를 사용하여 뿌리와 새싹을 분리하는 데 매우 효율적임을 입증했습니다.
다음 항목은 수경법 시스템을 구축하고 멸균되고 통제 된 조건에서 식물을 재배하는 데 필요합니다.7 % 에탄올, 10 % 표백제 용액, 폴리 소르 베이트 20, 비타민을 포함한 MS 배지. MES 일수화물, 한천, 수산화칼륨.
층류 후드, 핫 플레이트, 성장 챔버. 일회용 플라스틱 상자, 멸균 유리 페트리 접시, 접착 테이프, 멸균 200 및 300 마이크로 리터 피펫 팁, 가위, 300 마이크로 리터 멀티 채널 피펫, 200 마이크로 리터 피펫, 메스 블레이드, 핀셋 및 200 마이크로 리터 피펫 팁 랙. 피펫 팁 플랫에 고체 매체로 채워질 영역이 있는 것이 중요합니다.
121도의 오토클레이브에서 미니 탱크로 사용할 덮개가 없는 피펫 팁 랙을 20분 동안 살균합니다. 오염을 방지하기 위해 앞서 언급한 모든 물질은 오토클레이브에서 멸균되었습니다. 이것이 불가능할 때, 일회용 플라스틱 상자의 경우와 같이, 재료는 층류 후드에 들어가기 전에 7% 에탄올로 세척되었습니다.
후드가 허용하는 경우 수경 재배 시스템을 조립하기 전에 10분 동안 자외선을 켤 수 있습니다. 피펫 팁의 윗면을 접착 테이프로 평평하게 밀봉합니다. 가능하면 10분 동안 자외선 아래에 두십시오.
그런 다음 다중 채널 피펫을 사용하여 각 웰에 108마이크로리터의 용융된 고체 매체를 추가합니다. 많은 탱크를 준비하는 경우 MS 매체가 응고되는 것을 방지하기 위해 핫 플레이트를 사용하십시오. 매체가 약 30분 동안 완전히 응고되도록 합니다.
응고 기간 동안 UV 광선을 켤 수 있습니다. 팁 상자에 액체 배양 배지를 완전히 채웁니다. 고체 매체와 액체 매체 사이의 긴밀한 콤팩트를 보장합니다.
피펫 팁의 평평한 윗면에서 접착 테이프를 제거하고 랙에 조심스럽게 끼웁니다. 수경 재배 시스템은 이제 살균 된 씨앗을받을 준비가되었습니다. 여기에 설명 된 액체 표백제 살균은 씨앗을 살균하는 실용적인 방법입니다.
주먹, 1.5ml 마이크로 튜브에 500개의 애기장대 씨앗을 놓습니다. 실험에 필요한 식물의 수에 따라 필요한 만큼 마이크로 튜브를 사용하십시오. 7 % 에탄올로 씨앗을 교반하여 2 분 동안 씻으십시오.
에탄올을 조심스럽게 제거하십시오. 2 마이크로 리터의 폴리 소르 베이트 20 세제가 들어있는 10 % 표백제 용액 1ml를 추가합니다. 5분 동안 저어줍니다.
용액을 조심스럽게 제거하십시오. 마지막으로 모든 표백제 잔여물이 완전히 제거될 때까지 약 5회 동안 살균된 증류수로 씨앗을 헹굽니다. 이 프로토콜은 애기장대에 대해 실현 가능하지만 이 시스템은 다른 식물 종에도 사용할 수 있습니다.
이를 위해, 상기 멸균 절차는 종 요건에 따라 수정되어야 한다. 표면 살균 후, 씨앗을 멸균 증류수에 담그고 발아를 동기화하기 위해 5일 동안 어둠 속에서 4도에서 층화했습니다. 멸균 메스를 사용하여 200 마이크로 리터 피펫 끝의 말단을 약간 자릅니다.
애기장대 씨앗을 피펫 팁의 평평한 윗 표면에 있는 고체 배양 배지에 피펫으로 만듭니다. 매체가 평지에서 느슨해지지 않도록주의하십시오, 그렇지 않으면 씨앗이 그늘이되고 묘목이 제대로 자라지 않을 것입니다. 높은 습도와 미생물이 없는 환경을 유지하기 위해 일회용 플라스틱 상자 안에 가능한 한 많은 미니 탱크를 보관하십시오.
접착 테이프를 사용하여 일회용 플라스틱 상자를 밀봉하십시오. 수경 재배 시스템은 이제 성장 챔버에 들어갈 준비가 되었습니다. 이 수경재배 시스템은 처음에 동위원소 표지 화합물과 같은 화학 물질을 식물에 쉽게 투여할 수 있도록 개발되었으며, 일반적으로 대규모 실험에 적용하기에는 매우 비쌉니다.
개념 증명으로 ATP 경쟁 억제제 AZD8055를 사용했는데, 이는 표적 라파마이신 단백질 키나아제의 ATP 결합 부위를 특이적으로 표적으로 합니다. TOR 키나아제는 영양소 감지와 에너지 신호를 통합하여 세포 증식과 성장을 촉진하는 주요 조절제입니다. AZD에 의해 매개되는 TOR 억제의 1차 반응을 평가하기 위해, 애기장대(arabidopsis)의 씨앗을 12시간 사진 기간 미만으로 원하는 발달 단계까지 수경법으로 재배했습니다.
대조군으로 2개의 마이크로몰 AZD 또는 0.05% DMSO를 포함하는 신선한 배지를 밤이 끝날 때 수경 재배 탱크에서 교체했습니다. 묘목은 처리 후 다른 시점에서 수확하고, 뿌리와 새싹으로 분리하고, 액체 질소에 얼어 붙고, 고운 가루로 갈아서 사용할 때까지 영하 80도에서 보관했습니다. 리보솜 단백질 S6 키나아제, RPS6의 인산화 패턴, TOR 경로의 잘 알려진 표적 중 하나.
면역블로팅은 뿌리, 그래프 A, 싹에서 총 및 인산화된 RPS6의 양을 보여주며, 그래프 B.ADZ855의 존재 하에서 인산화의 억제는 뿌리와 새싹 모두에서 약물 처리 후 30분 이내에 발생했으며, 사용된 실험 조건에서 ADZ는 키나아제 활성을 빠르게 억제하는 강력한 TOR 억제제이기도 함을 보여줍니다. TOR 유전자 또는 TOR 복합체의 구성 요소의 발현이 감소된 형질전환 애기장대(transgenic arabidopsis)는 명확한 전분 과잉 표현형을 나타냅니다. Lugol의 용액을 사용한 전분의 정성적 분석은 주기 동안 예상되는 전분 축적 및 분해 패턴을 보여줍니다.
MSO 또는 AZD855를 적용하지 않은 묘목은 밤이 끝날 무렵 잎에 전분이 더 많이 축적되지 않았으며, 대조 식물인 MSO의 전분 축적은 문헌과 일치했습니다. 더욱이, AZD로 처리된 식물은 대조군 묘목에 비해 밤이 끝날 때 더 많은 양의 전분이 남아 있었습니다. 이러한 결과는 생리학적 조건을 모방한 묘목을 성장시키는 데 제안된 수경재배 시스템의 유용성을 나타냅니다.
전분은 낮 동안 잎에 축적되고 밤에는 신진대사 활동을 유지하기 위해 재동원됩니다. 정상적인 조건에서는 하루가 끝난 후 총 양의 5%에서 10% 사이의 전분의 작은 부분만 밤이 끝날 때까지 남아 있습니다. 이러한 결과는 TOR 억제 하에서 관찰된 전분 표현형이 주기 전반에 걸쳐 발생한다는 것을 테스트합니다.
수경법으로 성장한 식물을 도 5-A에 나타낸 바와 같이, abscisic acid의 발현 수준과 관련하여 매우 유사한 기후 조건에서 원예 기질을 성장시키는 묘목과 비교하였다. ABF3의 발현은 내부 ABA 수치와 직접적인 상관관계가 있으며, 이는 다중 비생물적 스트레스 반응에서 ABF3의 역할로 인해 마커로 널리 알려진 호르몬 종류입니다. 수경법으로 자란 식물은 토양에서 자란 식물과 비교했을 때 ABF3 발현이 크게 증가했지만, 아스파라긴 합성효소 1 ASN1의 발현 수준은 그림 5-B에 나타난 MSO 또는 AZD 처리의 영향을 받지 않았습니다.
그러나 트레할로스 포스페이트 합성효소 5, TPS5의 발현은 TOR 억제 8시간 후에 유의하게 증가했습니다. ASN1과 TPS5는 각각 낮은 당 수치와 높은 당 수치에 반응하는데, 이는 이 식물이 유전적 스트레스를 경험하지 않았음을 시사합니다. 우리는 이 시스템을 사용하여 식물에서 작은 분자의 적용을 평가하는 데 성공했습니다.
요약하면, 이 수경 재배 시스템은 조립이 매우 빠르고 쉬우며 주요 구성 요소가 저렴하고 광범위하게 재사용할 수 있기 때문에 비용이 저렴하기 때문에 많은 장점을 가지고 있습니다. 또한, 이 시스템은 다재다능하여 온전한 묘목이나 식물 발달에 따른 구별을 연구할 수 있으며 확장성이 뛰어나 매우 작은 지역에서 엄청난 수의 식물을 재배할 수 있습니다.
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간단하고, 다용도이며, 저렴한 체외 수경 시스템이 멸균 조건 하에서 대규모 실험을 위해 최적화되었습니다. 이 시스템은 뿌리에 의한 화학 물질의 효율적인 흡수를 가능하게 하여 다양한 분자, 생화학 및 생리학 연구를 촉진합니다.
This hydroponic system enables scalable, sterile assessment of small molecule effects on plant physiology, supporting early-stage target validation in agrochemical and biostimulant discovery. By providing homogeneous seedlings and rapid detection of molecular responses, it reduces variability and accelerates mechanistic de-risking in lead identification workflows. The low-cost, reusable design enhances throughput for screening campaigns while maintaining physiological relevance under controlled conditions.
The system fits within early discovery workflows, bridging chemical application to phenotypic and molecular readouts for target validation and lead optimization in plant-targeted R&D.