사탕수수 뿌리 시스템을 특성화하기 위한 다각형 분석 접근법

뿌리는 물과 영양분의 주요 전도체로서 성장과 발달에 없어서는 안 될 요소입니다. 뿌리 시스템에 대한 철저한 이해는 사탕수수의 수명주기를 완료하는 데 1년이 걸리기 때문에 중요합니다. 여기서의 전체적인 접근 방식은 표현형 분석을 위한 실행 가능한 플랫폼을 통합하며, 이는 사탕수수 뿌리 시스템에 대한 지식과 작업 조건을 해결하기 위한 대응을 발전시키는 데 도움이 될 것입니다.

이 방법론은 긴 작물로서 독특한 뿌리 시스템을 가지고 있기 때문에 사탕수수 작물에만 해당됩니다. 그러나 약간의 수정으로 이 방법은 다른 작물에 적용될 수 있습니다. 시작하려면 줄 내에서 120cm와 90cm의 줄 간격으로 심은 두 개의 맞대기 세트를 사용하여 밭에서 상업용 사탕수수 잡종 또는 품종을 키웁니다.

좋은 작물 정착과 성장을 보장하기 위해 권장되는 관행 패키지를 따르십시오. 성숙 단계가 끝나면 굴삭기를 사용하여 현장에 깊이 1.5m, 너비 1.0m의 도랑을 파십시오. 지속적인 물 분사로 뿌리를 손상시키지 않고 뿌리 영역에서 토양을 청소하십시오.

분사로 인해 부착된 토양이 느슨해지면 뿌리 시스템과 함께 지팡이를 뿌리째 뽑고 실험실로 가져가 성장 매개변수, 즉 뿌리 수, 뿌리 길이, 부피 및 무게를 수동으로 측정합니다. 높이 61cm, 직경 16cm, 무게 8kg의 원통형 루트 코어 샘플러를 사용하여 현장에서 사탕수수 뿌리 샘플링을 위해 연강 또는 MS 재료를 사용하여 제작합니다. 쉽게 침투할 수 있도록 하단에 날카로운 모서리가 있으며 상단에는 직경 3cm의 칼라가 있어 샘플러를 들어 올립니다.

상업용 사탕수수 작물의 성숙 단계에서 샘플러의 상단 가장자리를 기본 슈트 또는 사탕수수에 고정하고 원하는 토양 깊이인 45cm에 도달하도록 지속적으로 망치질합니다. 그런 다음 전체 토양 덩어리를 샘플러로 들어 올리고 흐르는 물에 조심스럽게 씻어 부착된 뿌리를 분리합니다. 실험실에서 식물 높이 및 잎 면적과 같은 식물의 물리적 매개변수를 측정합니다.

그런 다음 소프트웨어를 사용하여 해당 디지털화된 이미지를 스캔하고 분석하기 위해 투명한 트레이에 뿌리를 펴십시오. 사탕수수 뿌리를 샘플링하기 위해 4.5m x 10.1m의 인접한 3개의 구획으로 구성된 뿌리 표현형 구조를 구성합니다. 측벽을 수동으로 분해하여 최대 80-100cm 깊이의 지하 뿌리 시스템을 드러낼 수 있도록 준비하십시오.

들판 토양으로 구조물을 채우고 압축하여 약 20cm의 헤드 공간을 남기고 토양 통기를 용이하게 하기 위해 적절한 배수구를 확보합니다. saccharum officinarum, saccharum spontaneum, saccharum barberri, saccharum sinense 및 saccharum robustum으로 구성된 생식질 클론의 새싹 칩을 구제합니다. 뿌리 매체로 구성된 트레이당 30일 동안 발아하도록 합니다.

발아 30일 후, 균일하고 건강한 정착물을 90센티미터의 간격과 60센티미터의 열 내 거리로 줄의 구조물에 이식합니다. 좋은 작물 정착과 성장을 보장하기 위해 권장 POP를 따르십시오. 심기 후 60일에서 120일의 형성기와 심기 후 120일에서 150일의 대성장기에는 프리캐스트 슬래브로 만든 측벽을 수동으로 제거한 후 워터젯을 지속적으로 분사하여 뿌리를 노출시킵니다.

전체 루트 시스템을 뿌리 뽑고 실험실로 옮겨 물리적 매개변수를 측정합니다. 그런 다음 소프트웨어에서 해당 디지털화된 이미지를 스캔하고 분석하기 위해 투명한 트레이에 뿌리를 펴십시오. 뿌리권 생물학과 뿌리 생물학의 세부 사항을 연구하기 위해 사탕수수 성장에 도움이 되는 환경 제어 유리실에서 사내 수경 재배 시스템을 제작하십시오.

폭기용 수족관 펌프가 있는 20 x 20 x 50cm 크기의 탱크에 약 15리터의 수정된 Hoagland's Nutrient Solution을 추가합니다. 사탕수수 품종과 사카룸 종 클론의 새싹 칩을 판매하고 탱크당 3번의 정착 빈도로 균일하고 건강한 정착물을 수경 재배 탱크에 이식하기 전에 퇴비화된 코어 속으로 구성된 트레이당 30일 동안 발아하도록 합니다. 발아 단계가 끝나는 60일 후, 온전한 식물의 뿌리를 멸균 이중 증류수 또는 트랩 용액 50ml에 4시간 동안 담그고 광합성 활동이 최고조에 달하는 동안 뿌리 삼출물을 수집합니다.

표준 프로토콜에 따라 세 번째 달에 효소, 과산화효소 및 슈퍼옥사이드 디스뮤타제의 활성과 총 페놀 함량을 평가합니다. 마지막으로, 멸균 수술용 칼날을 사용하여 1차 치근에서 치근 끝까지 세로 슬라이스를 가하여 치근 손상에 대한 반응을 평가하고 주기적으로 변화를 모니터링합니다. 뿌리 표현형에서 CO 62175의 더 긴 뿌리는 누적 뿌리 길이, 뿌리 표면적, 뿌리 부피 및 평균 뿌리 직경에 대해 우수한 뿌리 시스템을 보여주었습니다.

Saccharum 종은 형성 단계에서 형태학적 특성에서 상당한 변화를 보였습니다. Saccharum spontaneous는 덩어리당 누적 뿌리 길이가 가장 높았고, saccharum sinense는 가장 낮은 것으로 나타났습니다. Saccharum spontaneum은 가장 높은 뿌리 표면적, 뿌리 건조 중량, 뿌리 부피 및 뿌리 대 새 지 비율을 보였습니다.

Saccharum robustum은 가장 높은 뿌리 부피와 뿌리 직경을 나타냈습니다. 해부학적 연구에 따르면 긴 뿌리 털 schlerenchymidis 외피는 피질 세포층을 감소시키고, 피질 oerinchma를 증가시키며, 강철 면적과 직경이 큰 목부 혈관 수 증가가 가뭄 조건에서 유익한 반면, 침수 스트레스 하에서는 관질 세포가 증가함에 따라 뿌리 직경 증가 및 피질 세포 면적이 증가하는 것으로 나타났습니다. Saccharum robustum은 가장 높은 총 카르복실레이트 삼출액을 보였고 가장 낮은 삼출액은 saccharum spontaneum에서 기록되었습니다.

사탕수수 품종에서는 뿌리 모자의 모양과 색소 침착의 변화와 함께 뿌리 털 밀도의 상당한 차이가 관찰되었습니다. 과산화효소 활성과 총 페놀 함량은 C086032에서 가장 높았고 C062175에서 가장 낮았습니다. 회춘 연구 중 Cox 671은 3일 만에 2차 뿌리의 출현을 보였고 Co-06022는 3일째에 노화 증상을 보이며 10일이 걸렸습니다.

개별 프로토콜에서 얻은 결과를 중단하는 동안 주의를 기울여야 합니다. 뿌리 시스템에 대한 연구소 연구는 사탕수수에 이상적이지만 제어 플랫폼은 전문적인 목적에 유용할 수 있습니다. 뿌리 표현형의 다양한 측면을 이해하는 것은 사탕수수 품종을 출시하는 데 필수적입니다.

기술을 자동화하고 빅 데이터 분석 또는 인공 지능을 통합하여 결과를 해석하면 해당 분야의 전문성이 넓어질 것입니다. 그 결과 정상 및 주기적인 스트레스 상황에서 뿌리 시스템 특성을 특성화하는 데 있어 뿌리 가소성, 복사 영양 및 축소 스트레스와 같은 탐색적 연구 분야의 길을 열었습니다.