Name: 식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 30 s
Description: 배우세요 식물-환경 상호작용의 실시간 생리적 페노타이핑 방법을 통한 고해상도 기능적 표현형 분석 기술. 이 프로토콜은 다수 식물의 수분 관계를 동시에 측정하여 작물 생산성 관련 생리 특성을 정량화합니다.

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이 작품은 ISF-NSFC 공동 연구 프로그램 (보조금 번호 2436/18)에 의해 지원되었으며, 또한 문제의 뿌리의 일환으로 이스라엘 농업 농촌 개발부 (유진 칸델 지식 센터)에 의해 부분적으로 지원되었다 – 현대 농업을 활용하기위한 루트 존 지식 센터.

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유전자형-표현형 지식 격차는 유전자형 x 환경 상호 작용의 복잡성을반영한다(18,,24에의해 검토됨). 전체 식물 생리 성능 및 수중 관계 운동학을 연구하는 데 사용할 수 있는 고해상도, HTP 텔레메트릭 진단 및 현상 형 선별 플랫폼의 사용을 통해 이 격차를 해소할 수 있을 지도 모릅니다8,,9. 유전자형 x 환경 상호 작용의 복잡성은 특히 식물이 변화하는 환경에 얼마나 빠르게 반응하는지에 비추어 페놀핑에 어려움을 줍니다. 현재 다양한 페노티핑 시스템을 사용할 수 있지만 대부분의 시스템은 원격 감지 및 고급 이미징 기술을 기반으로 합니다. 이러한 시스템은 동시 측정을 제공하지만, 어느 정도, 그들의 측정은 형태학적 및 간접 생리적특성(25)으로제한됩니다. 생리적 특성은 환경 조건에 대한 반응성 또는 민감성의 맥락에서 매우중요하다(26). 따라서 매우 높은 해상도(예: 3분 간격)에서 지속적으로 동시에 수행되는 직접 측정은 식물의 생리적 행동에 대한 매우 정확한 설명을 제공할 수 있습니다. 중력 시스템의 실질적인 이점에도 불구하고,이 시스템은 몇 가지 잠재적 인 단점이 있다는 사실도 고려해야합니다. 주요 단점은 처리 규정 (특히 가뭄 처리의 규정) 및 실험 반복성에 대한 주요 과제를 제시 할 수있는 냄비와 온실 조건에서 작업 할 필요성에서 비롯됩니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 적용된 응력을 표준화하고, 진정으로 무작위화된 실험 구조를 만들고, 냄비 효과를 최소화하며, 단기간에 변화하는 환경 조건 하에서 식물의 여러 동적 행동을 비교해야 합니다. 이 논문에 설명된 HTP 텔레메트릭 기능 표현 방식은 아래에 명시된 문제를 해결합니다.
공장의 역동적인 반응과 역동적인 반응을 역동적환경과 연관시키고 복잡한 식물환경 상호작용의 완전하고 큰 그림을 포착하기 위해서는 환경조건(도4)과플랜트대응(보조도 9B)을지속적으로 측정해야 한다. 이 방법은 식물 특성 (토양 식물 - 대기 연속체, SPAC)과 함께 포팅 매체와 대기의 물리적 변화를 지속적으로 동시에 측정 할 수 있습니다.
식물이 현장에서 어떻게 행동할지 가장 잘 예측하려면필드(18)에서발견되는 것과 가능한 한 유사한 조건에서 페노티핑 프로세스를 수행하는 것이 중요합니다. 우리는 가능한 한 필드 조건을 모방하기 위해 반 제어 조건하에서 온실에서 실험을 수행합니다. 가장 중요한 조건 중 하나는 성장 또는 포팅 매체입니다. 그레이비메트릭 시스템 실험에 가장 적합한 포팅 매체를 선택하는 것이 중요합니다. 이러한 기능은 중력 시스템에 의해 보다 정확한 측정을 허용하기 때문에 신속하게 배수하고, 냄비 용량의 신속한 달성을 허용하며, 매우 안정적인 냄비 용량을 가지는 토양 매체를 선택하는 것이 좋습니다. 또한, 실험에 적용될 상이한 치료법도 고려해야 한다. 예를 들어, 염, 비료 또는 화학 물질을 포함하는 치료는 불활성 포팅 매체의 사용을 요구하며, 바람직하게는 양이온 교환 능력이 낮은 분수 매체를 사용합니다. 저발생 식물 종에 적용 된 가뭄 치료는 상대적으로 낮은 VWC 수준으로 포팅 미디어와 가장 잘 작동 할 것이다. 대조적으로, 고발생 식물에 적용되는 느린 가뭄 치료는 상대적으로 높은 VWC 수준으로 포팅 미디어와 가장 잘 작동할 것입니다. 실험 후 분석(예: 뿌리 형태학, 건조 중량 등)에 뿌리가 필요한 경우, 비교적 낮은 유기물질 함량(즉, 모래, 다공성 세라믹 또는 펄라이트)을 가진 매체를 사용하면 뿌리를 손상시키지 않고 쉽게 씻어낼 수 있습니다. 장기간 지속될 실험의 경우 유기물이 시간이 지남에 따라 분해될 수 있으므로 유기물이 풍부한 미디어를 피하는 것이 좋습니다. 이 주제에 대한 자세한 내용은 표 1 및 표 2를 참조하십시오.
필드 페노티핑 및 온실 페노티핑(pre-field)은 자체 목표를 가지고 있으며 다양한 실험 적인 설정이 필요합니다. 전 필드 표현은 현장에서 잘 할 확률이 높은 유망한 후보 유전자형의 선택을 지원하여 현장 시험을 보다 집중하고 비용 효율적입니다. 그러나, 전필드 페노티핑은 식물이 필드조건(18,,27)에서와 다르게 수행하도록 원인이 될 수 있는 여러 가지 제한(예를 들어, 냄비 효과)을 포함한다. 작은 냄비 크기, 리시미터 비늘의 증발 및 가열에 의한 수분 손실은 냄비효과(18)로이어질 수 있는 온실 실험의 요인의 예이다. 여기에 설명된 방법은 다음과 같은 방식으로 이러한 잠재적 효과를 최소화하도록 설계되었습니다.
(a) 냄비 크기는 검사할 유전자형에 기초하여 선택된다. 이 시스템은 다양한 냄비 크기 (최대 25 L) 및 관개 처리를 지원 할 수 있으므로 모든 유형의 작물 식물을 검사 할 수 있습니다. (b) 냄비와 리시미터 비늘은 열이 옮겨지고 냄비의 온난화를 방지하기 위해 절연되어 있습니다. (c) 이 시스템은 신중하게 설계된 관개 및 배수 시스템을 포함한다. (d) 각 냄비에 대해 별도의 컨트롤러가 있어 자체 관개 및 자체 모니터링 처리로 진정한 무작위화를 가능하게 합니다. (e) 이 소프트웨어는 캐노피 스토마탈 전도도를 계산하는 과정에서 플랜트의 로컬 VPD를 고려합니다. 그림 1J에서여러 VPD 스테이션 지역화를 참조하십시오.
이 시스템은 식물과 같은 식물 밀도에서 직접 생리학적 측정을 포함하며, 이는 식물 사이의 큰 공간이나 이미지 기반 표음용 식물의 이동에 대한 필요성을 제거합니다. 이 시스템은 실시간 데이터 분석뿐만 아니라 각 식물의 생리적 스트레스 포인트(θ)를 정확하게 검출할 수 있는 능력을 포함한다. 이를 통해 연구원은 식물을 모니터링하고 실험이 수행되는 방법과 실험 과정에서 샘플을 수집하는 방법에 대한 결정을 내릴 수 있습니다. 시스템의 쉽고 간단한 중량 교정은 효율적인 교정을 용이하게 합니다. 처리량이 많은 시스템은 방대한 양의 데이터를 생성하여 추가 데이터 처리 및 분석 과제11,,12를제공합니다. 컨트롤러에서 소프트웨어에 직접 공급되는 빅 데이터의 실시간 분석은 실질적인 의사 결정에 큰 가치를 가진 지식14로 데이터를 번역하는 중요한 단계입니다.
이 HTP 텔레메트릭 생리적 현상제 법은 가까운 필드 조건하에서 온실 실험을 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 시스템은 식물의 동적 환경에 대한 수자원 관련 생리적 반응을 측정하고 직접 계산하는 동시에 냄비 효과와 관련된 대부분의 문제를 효율적으로 극복 할 수 있습니다. 이 시스템의 능력은 공장 성장 초기 단계에서 수익률 페널티를 예측할 수 있는 가능성을 제공하기 때문에 전필드 페노티핑 단계에서 매우 중요합니다.

환경 여건 악화로 증가하는 글로벌 인구를 위한 식량 안보를 보장하는 것은 현재 농업 연구1,,2,,3의주요 목표 중 하나입니다. 새로운 분자 도구의 가용성크게 작물 개선 프로그램을 향상 했다. 그러나 유전체 도구는 엄청난 양의 데이터를 제공하지만 실제 현상 특성에 대한 제한된 이해는 상당한 지식 격차를 만듭니다. 이 격차를 해소하는 것은 현대 식물 과학4,,5,,6에직면한 가장 큰 과제 중 하나입니다. 작물 개선 과정에서 발생하는 과제를 해결하고 유전자형-표현형 지식 격차를 최소화하기 위해, 우리는 유전자형 접근법과 표현중심적접근법의균형을 맞추어야 한다7,8.
최근에는 다양한 고처리량 페노티핑(HTP) 플랫폼이 시간이 지남에 따라 대규모 식물 집단의 비파괴 표현을 가능하게 하고 있으며, 이러한 플랫폼은 유전자형-표현형 지식 격차6,,8,,9,,10을줄이는 데 도움이 될 수 있다. HTP 스크리닝 기법은 가스 교환 이나 사진에 기반한 손으로 작동하는 기술과는 달리 식물이나 센서를 이동하는 데 사용되는 로봇 공학 및 컨베이어 벨트 또는 갠트리 덕분에 비교적 짧은 기간 내에 많은 수의 식물에서 특성을 측정 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 HTP 시스템에서 생성된 방대한 양의 데이터는 추가데이터 처리 및 분석 과제11,,12를제시합니다.
이러한 HTP 플랫폼의 대부분은 전자 센서 또는 자동화 된 이미지 수집13,,14를통해 현상 특성의 평가를 포함한다. 고급 현장 전염병은 현장에서 근접 센서 및 이미징 기술의 배치뿐만 아니라 고해상도, 정밀하고 대규모 규모의측정(15)을포함한다. 센서 및 이미지 데이터는 다른 다중 omics 데이터와 통합되어 전체적인 2세대 페놈접근법(16)을만들어야 합니다. 그러나 센서 정보를 지식으로 변환하는 과제는 식물 유행성 연구13년동안 심각하게 과소평가됨에 따라 데이터 수집, 처리 및 처리의 방법론적 발전이 점점 더 중요해지고 있습니다. 그러나, 동적 유전자형-환경 상호 작용 및 식물 응력 반응의 깊이 표현에 대한 현재 이용 가능한 이미징 기술의 신뢰성 과 정확도는의심된다 17,,18. 또한, 통제 된 환경의 결과는 종종 가뭄 스트레스 phenotyping에 관해서, 필드에서 관찰된 것과 매우 다릅니다. 이는 가뭄 스트레스 시 토양 수분 감소로 인해 식물이 토양 부피, 토양 환경 및 기계적 임피던스 측면에서 경험하는 상황의 차이 때문입니다. 따라서 제어된 환경의 결과는필드(19)로추정하기 어렵다. 마지막으로, 이미지 기반 HTP 시스템의 진입 가격은 센서 가격뿐만 아니라 더 높은 수준의 성장 시설 인프라및 상당한 유지 보수(온실 환경에서 작동하는 많은 이동 부품)가 필요한 로봇 공학, 컨베이어 벨트 및 갠트리로 인해 매우 높습니다.
이 문서에서는 위에서 언급한 많은 문제를 해결하기 위해 설계된 HTP 텔레메트릭 페노티핑 플랫폼을 제공합니다. 원격 분석 기술을 통해 원격 소스에서 수신 스테이션으로 데이터를 자동으로 측정하고 전송하여 기록 및 분석을 수행할 수 있습니다. 여기서는 여러 계량 리시미터(중력 시스템) 및 환경 센서가 포함된 비파괴 HTP 텔레메트릭 플랫폼을 시연합니다. 이 시스템은 전체 식물 바이오매스 게인, 발생 속도, 구내 전도도, 루트 플럭스 및 물 사용 효율(WUE)과 같은 광범위한 데이터의 수집 및 즉각적인 계산(이미지 분석이 필요하지 않음)에 사용될 수 있습니다. 시스템 내 컨트롤러로부터 소프트웨어에 직접 공급되는 빅데이터의 실시간 분석은 실질적인 의사 결정에 큰 가치를 가진지식(14)으로 데이터를 번역하는 중요한 단계를 나타내며, 특히 가뭄 스트레스에 대한 실험 및 온실 연구에서 제어된 환경에서 얻을 수 있는 지식을 실질적으로 확장하고 있다.
원격 분석 플랫폼의 다른 장점은 확장성과 설치 용이성 및 최소한의 성장 시설 인프라 요구 사항(즉, 대부분의 성장 시설에 쉽게 설치할 수 있음)입니다. 또한, 이 센서 기반 시스템에는 움직이는 부품이 없기 때문에 진입 가격과 장기 유지 보수 비용을 포함하여 유지 보수 비용이 상대적으로 낮습니다. 예를 들어, 각 플랜트, 기상 정거장 및 소프트웨어에 대한 피드백 열화 시스템을 포함한 20단위 중력 시스템의 가격은 선도적인 브랜드의 휴대용 가스 교환 시스템의 가격과 유사할 것이다.
쌀(Oryza sativa L.)은 모델 작물로 사용되었고 가뭄은 치료하였다. 쌀은 광범위한 유전적 다양성을 가진 주요 시리얼 작물로 선택되었으며, 세계 인구의 절반 이상에 대한 주식식품입니다 20. 가뭄은 식물 의 성장과 개발을 손상시킬 수있는 주요 환경 무생물 스트레스 요인으로 작물 수확량감소 21로이어집니다. 이 작물 처리 조합은 플랫폼의 기능과 생성할 수 있는 데이터의 양과 품질을 입증하는 데 사용되었습니다. 이 방법에 대한 이론적 배경에 대한 자세한 내용은 22를참조하십시오.

<table><tbody><tr><td>대기 프로브 </td><td>SpectrumTech/Meter 그룹</td><td>3686WD</td><td>Watchdog 2475</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>40027</td><td>VP4</td></tr><tr><td>어레이 랜더마이저</td><td>&nbsp;</td><td>없음</td><td>"Array Randomizer" 소프트웨어는 무작위 블록 설계 또는 완전 무작위 설계의 실험 설계를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 온실 내부의 대기 미세변이를 정상화하기 위해 실험 샘플(식물)의 무작위 분포를 더 잘 제어할 수 있도록 개발되었습니다.</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>무료 다운로드 및 자세한 내용은 다음 링크를 클릭하십시오 : https://drive.google.com/open?id=1y4QbTpxRK5Lx430xzu1RFdrlcL8pz_1q</td></tr><tr><td>보</td><td>육원</td><td>30162</td><td>4X4X7 셀, 트레이 당 84 셀 https://desch.nl/en/products/seed_propagation_trays/danish-size-with-curved-rim-for-nursery~p92</td></tr><tr><td>굵은 모래</td><td>Negev Industrial Minerals Ltd., 이스라엘 </td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>퇴비</td><td>응회암 Marom Golan, 이스라엘</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>데이터 분석 소프트웨어 </td><td>Plant-Ditech Ltd., 이스라엘</td><td>&nbsp;</td><td>SPAC 분석</td></tr><tr><td>Drippers</td><td>Netafim</td><td>21500-001520</td><td>PCJ 8L/h</td></tr><tr><td>미세 모래</td><td>Negev Industrial Minerals Ltd., 이스라엘 </td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>양토 (자연 토양)</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>나일론 메쉬</td><td>관련 없음 (일반 제품)</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>운영 소프트웨어 </td><td>Plant-Ditech Ltd., 이스라엘</td><td>&nbsp;</td><td>Plantarray 피드백 제어(PFC)</td></tr><tr><td>이탄 기반 토양</td><td>Klasmann-Deilmann GmbH, 독일</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>펄라이트</td><td>아그레칼 , 이스라엘</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Plantarray 3.0 시스템</td><td>Plant-Ditech Ltd., 이스라엘</td><td>SCA400s</td><td>계량 lysimeters</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>PLA300S</td><td>화분 유닛 컨테이너</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>CON100</td><td>제어 장치 </td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>플랜터 세트의 일부</td><td>섬유유리 스틱</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>화분 세트의 일부</td><td>가스켓 링</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>운영 소프트웨어</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>SPAC Analytics 소프트웨어</td></tr><tr><td>다공성, 세라믹, 혼합 크기 중간</td><td>채소 등급, PROFILE Products LLC., 미국</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>다공성, 세라믹, 소형 중형</td><td>그린 등급, PROFILE Products LLC., 미국</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>냄비</td><td>관련 없음 (일반 제품)</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Tuff</td><td>Marom Golan의 Soil Bental 11 </td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>토양 프로브 </td><td>미터 그룹</td><td>40567</td><td>5TE</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>40636</td><td>5TM</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td><td>40478</td><td>GS3</td></tr><tr><td>질석</td><td>아그레칼, 이스라엘</td><td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&ndash;Environment Interactions

증가하는 글로벌 인구를 위한 식량 안보가 주요 관심사입니다. 게놈 도구에서 제공하는 데이터는 현상 형 데이터의 공급을 훨씬 초과하여 지식 격차를 만듭니다. 성장하는 글로벌 인구를 공급하기 위해 작물을 개선하는 과제를 충족하기 위해,이 격차를 해소해야합니다.
생리적 특성은 환경 조건에 반응성 또는 민감성의 맥락에서 중요한 기능적 특성으로 간주됩니다. 많은 최근에 도입 된 높은 처리량 (HTP) phenotyping 기술은 원격 감지 또는 이미징을 기반으로하고 직접 형태 학적 특성을 측정 할 수 있지만, 주로 간접적으로 생리 적 매개 변수를 측정 할 수 있습니다.
이 논문은 식물 환경 상호 작용의 기능적 표현에 대한 몇 가지 장점이 있는 직접적인 생리적 표현에 대한 방법을 설명합니다. 이는 사용자가 로드 셀 그레이비메트릭 시스템과 냄비 실험을 사용하여 발생하는 많은 문제를 극복하는 데 도움이 됩니다. 제안된 기술은 사용자가 토양 중량, 식물 중량 및 토양 수분 함량을 구별할 수 있게 해주며, 주요 생리적 특성의 측정과 함께 동적 토양, 식물 및 대기 조건의 연속적이고 동시 적인 측정을 위한 방법을 제공합니다. 이 방법을 통해 연구자들은 식물의 생리학에 대한 환경의 영향을 고려하여 현장 스트레스 시나리오를 면밀히 모방할 수 있습니다. 이 방법은 또한 사전 필드 페노티핑의 주요 문제 중 하나 인 냄비 효과를 최소화합니다. 여기에는 현장과 같은 식물 밀도에서 진정으로 무작위로 실험설계할 수 있는 피드백 열화 시스템이 포함되어 있습니다. 이 시스템은 토양-수분 함량 제한 임계값(θ)을 감지하고 실시간 분석 도구 및 온라인 통계 리소스를 사용하여 데이터를 지식으로 변환할 수 있도록 합니다. 동적 환경에 여러 식물의 생리적 반응의 신속하고 직접적인 측정을위한이 방법은 전 필드 사육 및 작물 개선의 맥락에서, abiotic 스트레스에 대한 반응과 관련된 유익한 특성에 대한 스크리닝에 사용할 수있는 큰 잠재력을 가지고있다.

이 고처리량, 텔레메트릭, 전체 식물 수성 피노티핑 방법은 동적 식물 환경 상호 작용에 관련된 여러 수율 관련 생리적 특성의 분석뿐만 아니라 직접 및 동시 실시간 측정을 가능하게합니다.

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating ...

식물은 매우 복잡한 방법으로 환경에 반응합니다. 생리적 특성은 응답하는 가장 빠른 중 하나입니다. 일반적으로 형태학적 차이보다 훨씬 일찍 감지할 수 있습니다.이 고해상도 기능 적 phenotyping 방법은 많은 치료하에서 식물의 환경 상호 작용을 지속적으로 파괴적으로 정량화 할 수 있게합니다. 이 시스템은 지역의 각 식물에 대한 조건을 제어하면서 주요 분석없이 동시에 많은 식물에 광범위한 생리적 특성의 실시간 측정에 사용할 수 있습니다. 여기에서 가장 자세한 프로토콜을 보여 줍니다.그러나 사용자가 단순화된 프로토콜로 처음 시작하면 가장 중요한 실험 절차, 하드웨어 및 소프트웨어에 익숙해지는 것이 좋습니다. 절차를 시연하는 것은 MyLab Begin의 마스터 학생인 이타마르 셴하르(Itamar Shenhar)가 토양 필터를 냄비에 삽입하여 시연합니다. 나일론 메쉬를 냄비 전체에 펴고 그물 홀더를 그물 위에 놓습니다.그런 다음 그물 홀더를 냄비 안쪽으로 천천히 밀어 두 냄비 사이에 밀려나면서 그물이 균일하게 퍼져 있는지 확인합니다. 유리 섬유 스틱을 두 냄비 사이에 삽입하고 전체 냄비의 바닥까지 밀어 넣습니다. 그것은 그물의 바깥쪽에 있고 그물을 밀어하지 않는지 확인합니다.그물 홀더를 끝까지 밀어내기 전에 냄비 내부에서 손으로 그물을 아래로 밀어 내고 균일하고 단단히 바닥에 퍼져 적절한 배수를 보장합니다. 냄비 바닥에서 개스킷 링을 밀어 냄비 의 측면까지 가는 길의 3 분의 1을 설정하여 링의 이 뚜껑이 냄비 의 바닥을 향해 열립니다. 온실 내부의 배열에 있는 위치에 따라 냄비에 라벨을 붙입니다.식물을 성장시키기 위해, 원하는 화분 매체로 캐비티 트레이에서 씨앗을 발아. 식물이 최대 냄비 물 용량의 약 10 %를 발생하면 실험을 시작합니다. 토양 중량 측정 또는 세부 사항에 대한 모종없이 몇 개의 구멍을 남기십시오.새로운 실험을 시작하기 전에 정신 수준과 표준 가중치를 사용하여 lysimeter를 레벨과 교정합니다. 텍스트 원고의 단계에 따라 로드 셀에 있는 모든 플러그를 포함하여 녹색 컨테이너가 중량 보정을 수행합니다. 새 실험을 시작하려면 운영 소프트웨어를 열고 화면 왼쪽의 메뉴에서 실험 탭을 엽니다.새 만들기를 클릭합니다. 실험이름을 지정하고 확인을 클릭합니다. 새 실험을 엽니다. 그런 다음 식물을 열고 새 만들기를 클릭합니다.창에서 식물 이름, 위치, 눈물 무게 및 토양 유형을 변경합니다. 그런 다음 적용을 클릭합니다. 식물을 다시 클릭하면 테이블에 표시됩니다.테이블 왼쪽 하단모서리에 있는 내보내기 플랜트를 클릭하여 테이블을 내보냅니다. 그런 다음 저장된 Excel 파일을 엽니다. 필요에 따라 매개 변수를 변경하고 저장합니다.테이블 왼쪽 하단모서리에 있는 가져오기 플랜트를 클릭합니다. 작은 창이 말하면 식물이 성공적으로 가져온 경우 확인을 클릭합니다. Excel 파일에서 변경한 내용이 성공적으로 가져온지 확인합니다. 새 실험과 나타나는 창에서 실험 시작시를 클릭합니다.마지막으로 확인을 클릭하여 이 실험에서 데이터 기록을 시작합니다. 미리 준비된 빈 냄비의 무게를 측정합니다. 서로 유사한 부품을 사용하는 경우 평균 무게 10개가 충분합니다.모래 나 다른 균질성 토양 매체를 사용하지 않는 한, 물을 충분히 냄비 매체를 완전히 혼합. 그리고 미리 준비된 모든 빈 냄비를 균일하게 채웁니다. 냄비 의 바닥을 바닥에 몇 번 탭하여 포팅 매체가 잘 분포되어 있는지 확인합니다.포팅 매체의 중간에 묘목의 뿌리 토양 플러그와 모양과 크기가 유사한 캐비티 몰드의 캐스트를 삽입합니다. 그리고 완전히 밀어 넣습니다. 냄비에 잘 물을 주며 냄비 바깥쪽에서 헹구습니다.그런 다음 다음 단계로 계속하기 전에 30 분 동안 배수할 수 있습니다. 실험 설계에 따라 모든 필드 냄비를 녹색 용기에 라이시미터 배열에 놓습니다. 녹색 컨테이너의 플러그가 올바른 위치에 있는지 확인하고 녹색 컨테이너가 홈에 올바르게 배치되었는지 확인합니다.운영 소프트웨어에서 실험 탭을 열고 새 실험에서 구성 요소 측정 탭을 클릭합니다. 이전 샘플이 켜졌을 때 화면 상단에 주어진 시간부터 새 측정값을 확인합니다. 개체 측정값을 클릭합니다.레코드 가중치와 델타 태그 창이 팝업되면 다음을 클릭합니다. 태그 기록 창에서 새 메타 태그를 첫 번째 측정값으로 지정하고 마무리를 클릭합니다. 가중치가 성공적으로 기록된 창이 나타나면 확인을 클릭합니다. 멀티 콘센트 관개 드립퍼를 놓고 리시미터의 각 냄비에 냄비 덮개를 놓습니다.새 측정값을 확인하고 측정 객체를 다시 클릭합니다. 레코드 가중치가 팝업되면 다음을 클릭합니다. 델타 태그 창에서 메타 태그에서 첫 번째 측정값을 선택하여 섹션을 빼고 다음을 클릭합니다.태그 레코드 창에서 새 메타 태그를 정적 구성 요소로 지정하고 완료를 클릭합니다. 가중치가 성공적으로 기록된 창이 나타나면 확인을 클릭합니다. 왼쪽의 식물을 클릭하고 값이 업데이트되었는지 확인합니다. 그런 다음 새 실험에서 치료 시나리오 탭을 열고 새 만들기를 클릭합니다.계획에서 새 단계를 클릭합니다. 화면 중앙에서 지정된 테스트 이름을 선택하여 치료를 위해 확인을 클릭하여 확인합니다. 해지를 선택하지 말고 적용을 클릭합니다. 선택한 테스트 이름의 왼쪽에 관개 처리를 엽니다.새 단계를 클릭합니다. 화면 중앙에서 현재 시간보다 몇 분 앞서 밸브 개구부를 변경하고 실험에서 요구하는 다른 매개 변수를 클릭하고 적용을 클릭합니다. 새로운 실험에서 식물을 열고 새 식물 이름을 클릭합니다.화면 중앙에서 치료 계획을 계획하도록 변경합니다. 창이 튀어 나오면 확인을 클릭하여 확인합니다. 단계에 관개 테스트 이름과 이름이 같은지 확인합니다.그런 다음 적용을 클릭합니다. 모든 냄비가 관개되고 과도한 관개 액체가 녹색 용기의 천공 배수 플러그에서 떨어지고 있는지 시각적으로 확인하십시오. 녹색 용기에서 포이베이트 플러그를 제거하고 물이 완전히 배출됩니다.그런 다음 플러그를 교체합니다. 실험 탭을 열고 새 실험에서 구성 요소 측정을 클릭합니다. 측정을 확인한 후 측정 플랜트 매개 변수에서 측정 객체를 클릭합니다.레코드 가중치와 델타 태그 창을 클릭한 후 새 메타 태그를 캐스트 사전으로 지정하고 완료를 클릭합니다. 가중치가 성공적으로 기록된 창이 팝업되면 확인을 클릭합니다. 냄비에서 캐스트를 부드럽게 꺼냅니다.측정 구성 요소를 클릭한 다음 이전과 같이 측정을 확인합니다. 측정 계획 매개 변수에서 개체 측정을 클릭합니다. 레코드 가중치 창이 팝업되면 다음을 클릭합니다.메타 태그에서 캐스트 사전을 선택하여 섹션을 빼고 다음을 클릭합니다. 태그 레코드 창에서 새 메타 태그를 캐스트 포스트로 지정하고 완료를 클릭합니다. 왼쪽에 있는 식물을 클릭하고 값이 업데이트되었는지 확인합니다.식물의 테이블에서 수동으로 미리 준비된 빈 냄비의 무게로 눈물 무게를 수동으로 업데이트합니다. 구성 요소 측정을 클릭하고 측정을 확인합니다. 측정 계획 매개 변수에서 토양 젖은 무게 측정을 클릭합니다.확인을 위해 작은 창이 팝업되면 확인을 클릭합니다. 식물을 클릭하고 값이 업데이트되어 있는지 확인합니다. 모종없이 잘 관개하고 잘 배수 되는 5 ~ 10 캐비티 채워진 토양의 평균 무게를 수동으로 측정합니다.다시 구성 요소 측정을 클릭하고 측정을 확인합니다. 세팅 묘목 벌크 토양 무게를 클릭합니다. 작은 창이 튀어 나올 때 토양 벌크의 평균 중량을 입력하고 확인을 클릭합니다. 식물을 클릭하고 값이 업데이트되어 있는지 확인합니다.공장 매개 변수를 측정하고 플랜트 초기 순 중량 측정을 클릭하려면 돌아갑니다. 태그 레코드 창에서 새 레코드를 식물 순 중량 기준점으로 선택하고 마무리를 클릭합니다. 가중치가 성공적으로 기록된 창이 팝업되면 확인을 클릭하고 식물을 클릭하고 값이 업데이트되어 있는지 확인합니다.캐비티 트레이의 묘목이 잘 관개되어 있는지 확인하고, 뿌리 토양 플러그로 묘목을 부드럽게 당겨 상처를 입히지 않도록주의하십시오. 그리고 냄비에 캐스트에 의해 만들어진 구멍에 신중하게 배치합니다. 메타 태그 측정에 설명된 바와 같이 식물 순 중량 측정을 반복합니다.녹색 용기에 물을 예약하는 것을 고려하려면 텍스트 원고의 방향을 따라 곡물 용기가 가득 찼습니다. 계획 매개 변수를 측정하기 위해 돌아가고 준비 물 중량 측정을 클릭합니다. 예비 물 무게와 성공 창이 팝업 될 때 확인을 클릭합니다.식물을 클릭하고 테이블의 왼쪽 하단 모서리에 있는 내보내기 플랜트를 클릭하여 테이블을 내보냅니다. Excel 파일을 열고 측정된 식물 순 중량을 빼고 예약된 물 중량 측정에서 벌크 토양 중량을 파종하고 저장합니다. 테이블 왼쪽 하단에 있는 업데이트 식물을 클릭합니다.Excel 파일을 선택하고 열기를 클릭하여 업데이트합니다. 업데이트 plant 창팝업 때 확인을 클릭합니다. 값이 업데이트되어 있는지 확인합니다. 측정 식물 매개 변수에서 토양 건조 중량 계산을 클릭합니다.창이 튀어 나올 때, 토양 젖은 무게와 토양 건조 중량을 삽입하거나 수동으로 계산된 토양 수분 함량을 삽입하십시오. 적용을 클릭한 다음 완료를 클릭합니다. 창이 나타나면 확인을 클릭하여 확인합니다.텍스트 원고를 따라 이러한 토양 수분 함량 값을 계산합니다. 관개 처리를 열고 새 만들기를 클릭하고 이름을 넣고 확인을 클릭합니다. 새 관개 이름을 열고 새 관개 만들기를 클릭합니다. 그런 다음 기본 처리 계획을 열고 필요에 따라 밸브 개구부 시간 및 기타 매개 변수를 설정하고 적용을 클릭합니다.이는 사용자 선호도에 따라 전체 실험 기간에 대한 동적 및 변조 관개 처리 시나리오를 보여 줍니다. 열려 있는 처리 시나리오, 오픈 플랜 및 기본 계획 이름을 클릭합니다. 목록에서 치료 이름을 선택하고 확인을 클릭하여 확인합니다.해지에 적합한 조건을 선택하고 적용을 클릭합니다. 모든 가능성에는 설정된 조건에 도달하지 않은 경우에도 탭을 닫는 시간 외 옵션이 포함됩니다. 마지막으로 원고 지침을 따라 계획 테이블을 완료합니다.데이터 분석 소프트웨어를 열고 사용자 이름과 암호로 로그인합니다. 실험을 선택한 다음 제어 시스템을 선택하고 실험을 선택합니다. 화면의 왼쪽 열에서 실험을 클릭하고 검색 섹션 아래의 이름 표시줄에 실험 이름을 입력합니다.그런 다음 실험 의 이름은 실험 섹션의 검색 섹션 아래에 나타납니다. 실험 이름을 클릭하여 정보 및 플랜트 섹션을 엽니다. 정보 섹션에서, 가뭄 치료의 시작 전에 적어도 3 일의 기간 동안 WUE 시작 및 WUE 종료 날짜를 편집.그런 다음 업데이트를 클릭합니다. 모든 냄비에 대한 WUE 및 R 제곱 값이 식물 섹션에 나타나거나 업데이트됩니다. 식물 섹션에서는 음수 WUE 값 또는 0.5 미만의 R 제곱 값을 가진 식물이나 냄비를 선택하거나 제외합니다.활성 열 아래의 눈 기호를 클릭하여 빨간색으로 바뀝니다. WUE 데이터는 플랜트 섹션의 내보내기 데이터를 클릭하여 Excel 파일로 내보낼 수 있습니다. 대기 프로브에 의해 실험 전반에 걸쳐 환경 조건을 모니터링하였다.수집된 데이터는, 다른 일 동안 광합성 활성 방사선 및 증기 압력 적자를 나타낸다. 그리고 매일의 과정을 통해. 가뭄 처리 냄비의 체적 수분 함량은 실험 기간 내내 토양 프로브에 의해 측정되었다.한 가뭄 치료 인디카 공장에서 수집 된 데이터는 여기에 표시됩니다. 평균 계산 된 식물 무게는 모든 식물이 유사한 관개를 받았을 때 실험의 첫 번째 단계에서 카를라 제어 및 카를라 가뭄 치료 사이에 일관되게 증가합니다. 가뭄 치료가 카를라 식물에 적용되었을 때, 그 식물은 회복 단계까지 체중을 증가 재개하지 않았다 체중을 증가 중지했다.그 시점에서 컨트롤에 대해 관찰된 것보다 더 느리게 진행되는 무게가 증가했습니다. 대조적으로, 카를라 대조군 식물의 무게는 실험 기간 내내 지속적으로 증가하였다. 유전자 발현, 광물 함량 및 광합성 활성을 위한 샘플 수집과 같은 다른 방법은 식물의 행동 및 환경 조건에 대한 정확한 참조를 사용하여 이 실험 중에 수행될 수 있다.기능적 페노티핑은 실용적인 식물 환경 상호 작용 특성화 방법이며, 이는 사용자에게 서로 다른 주변 조건에서 다른 식물 반응 프로파일을 비교할 수 있는 좋은 도구를 제공합니다. 각 특정 프로필은 더 깊은 연구를 위해 또는 번식 프로그램에 대한 유익한 생리적 특성의 근원으로 선택될 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

이 프로토콜은 시중에서 구입할 수있는 평판 스캐너를 사용하여 중력 자극에 응답 애기 모종의 이미지를 신속하게 수집을위한 프로세스를 설명합니다. 방법은 다운 스트림 분석 알고리즘에 대한 의무 고해상도 이미지의 저렴한 대용량 포착을 허용한다.

애기 장대 루트 Gravitropic 응답의 고해상도 시간 경과 이미지를 수집하는 평판 스캐너를 사용하여

실험 프로토콜은 RGB와 hyperspectral 화상 식물 루트 시스템을 성장 하는 토양의 평가 대 한 제공 됩니다. RGB 이미지 시간 시리즈 hyperspectral에서 chemometric 정보 검색의 조합 공장 루트 역학에 대 한 통찰력을 최적화 합니다.

RGB 및 식물 형질 및 생리 적 연구에 대 한 스펙트럼 루트 이미징: 실험적인 체제 및 프로토콜을 이미징

토양 표면의 상부 5mm의 온도와 수분 함량을 정확하게 측정하면 생물학적, 화학적, 물리적 공정에 대한 환경 제어에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. 여기에서는 토양 표면 온도 및 수분 센서를 통해 측정을 제조, 교정 및 수행하기 위한 프로토콜을 설명합니다.

간단하고 저렴한 토양 표면 온도 및 중량 측정 수분 함량 센서 제조

우리는 단일 및 복합 열, 가뭄 및 침수 처리에 대한 형태학적 및 생리학적 반응을 결정하기 위해 이미지 기반 표현형 프로토콜을 설계했습니다. 이 접근 방식을 통해 전체 플랜트 수준, 특히 지상 부품에서 초기, 후기 및 복구 반응을 식별할 수 있었고 여러 이미징 센서 사용의 필요성을 강조했습니다.

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표현형을 측정하기 위한 저비용 식물 이미징 방법과 이미지 캡처를 위한 모범 사례 및 식물 형질을 정량화하기 위한 이미지 분석 파이프라인이 제시됩니다. 이러한 방법은 더위, 가뭄 및 결합된 비생물적 스트레스 조건에서 옥수수(Zea mays) 표현형을 측정하는 데 적용되었습니다.

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이 원고는 광계 II 양자 효율, 스펙트럼 반사율, 식물 구조의 자율 현장 측정을 위한 비파괴적이고 고처리량의 접근법을 설명하여, 농업학 및 육종 현장 시험에서 대규모 캐노피 광합성 표현형 분석을 가능하게 합니다.

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깁슨 조립 및 유전자 총을 사용하여 담배 일시적인 유전자 발현

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물리, 화학에 대한 생산 식스 Biochars의 생물학적 특성 오염 된 사이트의 재조정

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미토콘드리아 대사 유학을위한 플랫폼으로 인간 혈소판의 LC-MS 분석

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실시간 PCR에 의한 연안 퇴적물 및 정량 16S의 rRNA의 유전자 및 성적 증명서에서 동시 DNA-RNA 추출

배우세요 식물-환경 상호작용의 실시간 생리적 페노타이핑 방법을 통한 고해상도 기능적 표현형 분석 기술. 이 프로토콜은 다수 식물의 수분 관계를 동시에 측정하여 작물 생산성 관련 생리 특성을 정량화합니다.

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

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