Method Article

Een eenvoudig protocol voor het in kaart brengen van de eigenschappen van de plantwortelsysteemarchitectuur

DOI:

10.3791/64876

⸱

February 10th, 2023

 ,  , 
1Department of Biology, Western Kentucky University, 2Plant Biotechnology Division, CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants, 3Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR), 4Department of Biology, St. Joseph's University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We gebruiken eenvoudige laboratoriumtools om de wortelsysteemarchitectuur (RSA) van Arabidopsis en Medicago te onderzoeken. De plantjes worden hydroponisch over gaas gekweekt en verspreid met behulp van een kunstkwast om de RSA te onthullen. Foto's worden gemaakt met behulp van scannen of een camera met hoge resolutie en vervolgens geanalyseerd met ImageJ om eigenschappen in kaart te brengen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uitgebreide kennis van de ontwikkeling van de plant root system architecture (RSA) is van cruciaal belang voor het verbeteren van de efficiëntie van het gebruik van voedingsstoffen en het verhogen van de tolerantie van gewascultivar voor milieu-uitdagingen. Een experimenteel protocol wordt gepresenteerd voor het opzetten van het hydrocultuursysteem, plantjesgroei, RSA-verspreiding en beeldvorming. De aanpak maakte gebruik van een magenta box-gebaseerd hydroponisch systeem met polypropyleen gaas ondersteund door polycarbonaat wiggen. Experimentele omgevingen worden geïllustreerd door de RSA van de plantjes te beoordelen onder variërende voedingsstof (fosfaat [Pi]) toevoer. Het systeem is opgezet om de RSA van Arabidopsis te onderzoeken, maar het is gemakkelijk aan te passen om andere planten zoals Medicago sativa (Alfalfa) te bestuderen. Arabidopsis thaliana (Col-0) plantjes worden in dit onderzoek gebruikt als voorbeeld om de plant RSA te begrijpen. Zaden worden aan het oppervlak gesteriliseerd door ethanol en verdund commercieel bleekmiddel te behandelen en op 4 °C te houden voor stratificatie. De zaden worden ontkiemd en gekweekt op een vloeibaar half-MS medium op een polypropyleen gaas ondersteund door polycarbonaat wiggen. De plantjes worden gekweekt onder standaard groeiomstandigheden voor het gewenste aantal dagen, voorzichtig uit het gaas geplukt en ondergedompeld in waterhoudende agarplaten. Elk wortelstelsel van de plantjes wordt zachtjes op de met water gevulde plaat verspreid met behulp van een ronde kunstkwast. Deze petriplaten worden gefotografeerd of gescand met hoge resolutie om de RSA-eigenschappen te documenteren. De wortelkenmerken, zoals primaire wortel, laterale wortels en vertakkingszone, worden gemeten met behulp van de vrij beschikbare ImageJ-software. Deze studie biedt technieken voor het meten van plantwortelkenmerken in gecontroleerde omgevingsomgevingen. We bespreken hoe we (1) de plantjes kunnen laten groeien en wortelmonsters kunnen verzamelen en verspreiden, (2) foto's van verspreide RSA-monsters kunnen verkrijgen, (3) de afbeeldingen kunnen vastleggen en (4) beeldanalysesoftware kunnen gebruiken om wortelkenmerken te kwantificeren. Het voordeel van de huidige methode is de veelzijdige, eenvoudige en efficiënte meting van de RSA-eigenschappen.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De wortelsysteemarchitectuur (RSA), die ondergronds is, is een vitaal orgaan voor plantengroei en productiviteit 1,2,3. Na het embryonale stadium ondergaan planten hun belangrijkste morfologische veranderingen. De manier waarop de wortels in de grond groeien, heeft grote invloed op de groei van plantendelen boven de grond. Wortelgroei is de eerste stap in ontkieming. Het is een informatieve eigenschap omdat het op unieke wijze reageert op verschillende beschikbare voedingsstoffen 1,2,3,4. De RSA vertoont een hoge mate van ontwikkelingsplasticiteit, wat betekent dat de omgeving altijd wordt gebruikt om beslissingen te nemen over ontwikkeling 2,5. Veranderingen in de omgeving hebben de productie van gewassen in het huidige scenario bemoeilijkt. Op continue basis neemt de RSA omgevingssignalen mee in ontwikkelingskeuzes5. Als gevolg hiervan is een grondig begrip van de principes achter wortelontwikkeling essentieel om te leren hoe planten reageren op veranderende omgevingen 2,5.

De RSA detecteert variërende nutriëntenconcentraties en geeft fenotypische veranderingen 4,6,7,8,9,10,11,12. Studies suggereren dat wortelmorfologie /RSA zeer plastisch is in vergelijking met scheutmorfologie 1,3. RSA trait mapping is zeer effectief in het vastleggen van het effect van het veranderen van de omringende bodemomgeving 1,11,12.

Over het algemeen zijn discrepanties in het effect van verschillende tekorten aan voedingsstoffen op het wortelfenotype gemeld in veel eerdere studies 3,11,13,14,15. Er zijn bijvoorbeeld verschillende contrasterende rapporten over fosfaat (Pi) door uithongering veroorzaakte veranderingen in het aantal, de lengte en de dichtheid van laterale wortels (LRs). Een toename van de LR-dichtheid is gemeld onder de Pi-deficiënte toestand 6,8. Daarentegen is een afname van de LR-dichtheid onder Pi-deficiënte omstandigheden ook gemeld door andere auteurs 3,13,16. Een van de prominente oorzaken van deze inconsistenties is het gebruik van het elementaire contaminatiegevoelige geleermedium, dat agar vaak10 bevat. Onderzoekers kweken hun experimentele planten meestal op een op agar gebaseerd plaatsysteem en registreren de wortelkenmerken. Talrijke RSA-eigenschappen zijn vaak verborgen of verankerd in het agarmateriaal en kunnen niet worden gedocumenteerd. Experimenten die verband houden met het induceren van tekort aan voedingsstoffen, waarbij gebruikers vaak één component volledig uitsluiten van het medium, kunnen niet worden uitgevoerd in elementair contaminatiegevoelig geleermedium11,14,15. Talrijke voedingsstoffen zijn vaak aanwezig in aanzienlijke hoeveelheden in de agar media, waaronder P, Zn, Fe, en nog veel meer11,14,15. Bovendien is de RSA-groei langzamer in op agar gebaseerde media dan in vloeibaar medium dat niet op agar is gebaseerd. Als gevolg hiervan is er behoefte aan een alternatieve, niet-agar-gebaseerde benadering voor het kwantificeren en kwalitatief registreren van het fenotype van RSA. Daarom is de huidige methode ontwikkeld, waarbij plantlets worden grootgebracht in een magenta box-gebaseerd hydroponisch systeem bovenop een polypropyleen gaas ondersteund door polycarbonaat wiggen 1,10,11.

Deze studie presenteert een gedetailleerde geïmproviseerde versie van de eerdere methode beschreven door Jain et al.10. Deze strategie is afgestemd op de huidige eisen in de biologie van plantenwortels en kan ook worden gebruikt voor planten zoals Alfalfa, anders dan modelplanten. Het protocol is de primaire manier om de veranderingen in RSA te meten en vereist alleen eenvoudige apparatuur. Het huidige protocol illustreert hoe verschillende wortelkenmerken kunnen worden fenotypeerd, zoals primaire en laterale wortels in normaal en gemodificeerd medium (Pi-deficiënt). Stapsgewijze aanwijzingen en andere nuttige tips uit de ervaringen van de auteur worden gegeven om de onderzoekers te helpen de methodologieën te volgen die in deze methode worden aangeboden. De huidige studie heeft tot doel een eenvoudige en effectieve methode te bieden voor het onthullen van het hele wortelstelsel van planten, inclusief LRs van hogere orde. Deze methode omvat het handmatig verspreiden van het wortelstelsel met een ronde aquarel art penseel, waardoor nauwkeurige controle over de blootstelling vande wortels 1,10,11,12. Het vereist geen dure apparatuur of ingewikkelde software. Deze methode heeft de opname en groeisnelheid van voedingsstoffen verbeterd; Planten hebben een voedingsrijke oplossing die gemakkelijk door hun wortels wordt opgenomen. De huidige methode is geschikt voor onderzoekers die de eigenschappen van het wortelstelsel van een plant in detail in kaart willen brengen, met name tijdens de vroege ontwikkeling (10-15 dagen na ontkieming). Het is geschikt voor kleine wortelstelsels, modelplanten zoals Arabidopsis en tabak, en niet-conventionele planten zoals Alfalfa totdat hun wortelstelsel in de magenta-dozen past.

De stappen voor fenotypische analyse van RSA-ontwikkeling in Arabidopsis worden in dit protocol als volgt beschreven: (1) de methode van sterilisatie van het zaadoppervlak voor planten (Arabidopsis), (2) de stappen om het hydroponische systeem op te zetten, gevolgd door zaadzaaien op een medium, (3) procedure voor het verwijderen van de volledige zaailingen en het verspreiden op de petriplaat voor RSA-analyse, (4) hoe de beelden voor RSA op te nemen en (5) belangrijke RSA-parameters te berekenen met behulp van ImageJ-software.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het hele protocol is schematisch samengevat in figuur 1, met alle essentiële stappen die betrokken zijn bij het onthullen van de wortelsysteemarchitectuur (RSA) van plantjes. Protocolstappen worden hieronder in detail gegeven:

1. Arabidopsis zaadoppervlak sterilisatie

  1. Breng een klein schepje (ongeveer 100 zaden = ongeveer 2,5 mg) zaden over in een microfugebuis en week gedurende 30 minuten in gedestilleerd water op kamertemperatuur (RT). Deze hele procedure wordt uitgevoerd in de aseptische toestand.
  2. Centrifugeer kort de microfugebuis met zaden op 500 x g gedurende 5 s, met behulp van een tafelcentrifuge bij RT om de zaden te laten bezinken.
  3. Decanteer het water, voeg 700 μL 70% (v/v) ethanol toe, draai een paar seconden en draai. Herhaal vortexing en spinnen indien nodig, maar zorg ervoor dat de behandelingstijd van 70% ethanol op 3 minuten blijft.
  4. Na 3 minuten onmiddellijk één keer spoelen met steriel water. Houd de ethanolwasstap zo tijdig mogelijk, omdat langdurige blootstelling aan ethanol de kieming vermindert.
  5. Behandel de zaden met verdund commercieel bleekmiddel (4% v/v) met een druppel Tween-20 gedurende 7 minuten. Meng de zaden met bleekoplossing door de buizen snel 8-12 keer om te keren, gevolgd door een korte centrifuge (500 x g gedurende 5 s bij RT). Schuim verschijnt in de buis.
  6. Decanteer het supernatant met een pipet van 1 ml en spoel de zaden met ten minste vijf wasbeurten met steriel water, volgens dezelfde vortexing-procedure.
  7. Laat de oppervlakte gesteriliseerde zaden in water en incuberen gedurende 2-3 dagen bij 4 °C voor stratificatie10.

2. Een hydroponisch systeem instellen voor zaadkieming

  1. Vul een standaard magenta doos half met gedestilleerd water en autoclaaf het. Autoclaaf het polycarbonaatvel (heldere kleur en gladde textuur) en snijd rechthoeken van 4 cm x 8 cm, met een middelpunt dat meer dan halverwege de rechthoek is ingekerfd, zodat twee rechthoeken samen kunnen glijden om een X-vorm10 te vormen. Gebruik deze opstelling om het polypropyleen gaas (6 cm x 6 cm vierkanten van 250 μm poriegrootte, of afhankelijk van de vereiste) te houden gesneden uit 12x 24 inch vellen10.
    OPMERKING: Polypropyleen is zeer goed bestand tegen zuren, logen en andere chemicaliën; daarom is ervoor gekozen. Autoclaveren heeft de neiging om polypropyleen gaas te vervormen; Daarom wordt het aanbevolen om apart verpakt in aluminiumfolie te worden gedragen. Typische autoclaveromstandigheden van 16 min, 121 °C, 15 psi of 775 mm Hg worden aanbevolen.
  2. Voeg steriele half-MS basale media met vitamines + 1,5% (w / v) sucrose, zoals beschreven door Shukla et al.1, toe aan elke doos om de onderkant van het polypropyleengaas in een laminaire stroom te bereiken. Alle procedures worden uitgevoerd onder aseptische omstandigheden.
  3. Zaai de oppervlakte gesteriliseerde zaden op het gaas (poriegrootte van 250 μm) hydroponisch en laat ze 3 dagen groeien.
  4. Breng na 3 dagen de zaailingen over op een gaas (poriegrootte van 500 μm) en laat ze 2 dagen groeien.
  5. Breng na 2 dagen (in totaal 5 dagen) de zaailingen over op de controlemedia (d.w.z. gemodificeerde MS-voedingsmedia 1 met 2,0 mM NH 4 NO 3, 1,9 mM KNO3, 0,15 mM MgSO 4·7H2O,0,1 mM MnSO 4· H 2 O, 3,0 μM ZnSO 4·7H 2 O, 0,1 μM CuSO 4·5H 2 O, 0,3 mM CaCl 2·2H 2 O, 5,0 μM KI, 0,1 μM CoCl 2·6H 2 O, 0,1 mM FeSO 4·7H 2 O, 0,1 mM Na 2 EDTA·2H 2 O, 1,25 mM KH 2PO 4, 100 μM H 3 BO3, 1 μM Na 2 MoO4·2H2O, 1,5% sucrose, 1,25 mM MES, pH 5,7 aangepast met 0,1 M MES [pH 6,1]) en aan de experimentele media (bijv. P- [0 mM] behandeling; KH2 PO 4 wordt vervangen door 0,62 mM K2SO4 van de samenstelling van het besturingsmedium zoals hierboven vermeld1. Voor overtollige Pi-behandelingen wordt de concentratie van KH 2 PO4 verhoogd in gemodificeerd MS-medium [2,5, 5,0, 10,0, 20,0 mM]1) en worden de zaden gedurende 7 dagen laten groeien.
    OPMERKING: Een grotere maasporiegrootte (500 μm) vergemakkelijkt het soepel plukken van hele zaailingen zonder enige schade of noodzaak om te snijden bij de hypocotyl. Planten groeien onder standaard groeiomstandigheden (d.w.z. 16 uur licht / 8 uur donkere fotoperiode, 150 μmol·m-2·s-1 lichtintensiteit, 60%- 70% vochtigheid) bij 23 °C.

3. Onderzoek van RSA

  1. Bereid agar (1,1%) platen voor wortelverspreiding (petriplaatgrootte: 150 mm x 15 mm).
  2. Voeg 10-20 ml gefilterd kraanwater met autoclaaf toe aan de petriplaat, zoals hierboven vermeld. Trek de zaailingen voorzichtig uit het gaas (500 μm) en dompel ze onder in water op de platen.
  3. Verdeel de wortel van elke plant voorzichtig in de met water gevulde plaat met behulp van een ronde aquarel art brush (maten: nr. 14, 16, 18 en 20).
    OPMERKING: Terwijl u de verspreiding van het wortelstelsel uitvoert, moet u eerst de primaire wortel vastpakken en deze in een rechte lijn verspreiden, omdat deze als een as dient. Verdeel vervolgens de LRs symmetrisch over elke kant van de primaire wortel, waar mogelijk. Verspreid daarna de tweede-orde LR gekoppeld aan de eerste-orde LR. Dit verspreidingsproces is een soort kunst; doe het zachtjes, langzaam, zoals een kunstenaar een afbeelding van de RSA tekent.
  4. Kantel de plaat iets om het water te verwijderen.
    OPMERKING: Op dit punt kan de procedure worden gepauzeerd door deze spreidplaten op 4 °C te plaatsen. Later, wanneer beeldverwerking nodig is, haalt u de platen eruit en plaatst u ze een tijdje bij RT. Veeg het gecondenseerde water weg en vervolgens kan het beeld gemakkelijk worden verwerkt.

4. Beelden opnemen voor RSA

  1. Scan of fotografeer deze petriplaten op de juiste manier.
    OPMERKING: Voor het verkrijgen van foto's van hoge kwaliteit wordt de resolutie van 600 dpi aanbevolen voor het scannen en ten minste een 12 megapixelcamera wordt aanbevolen voor fotografie.
  2. Meet de eigenschappen van de rootsysteemarchitectuur met behulp van vrij beschikbare ImageJ-software (https://imagej.nih.gov/ij/index.html). Om snel de stappen te volgen om de wortellengte te meten met behulp van ImageJ-software, raadpleegt u het voorbeeld "DNA-contourlengte meten"17.
    OPMERKING: Deze stappen worden gevolgd om de wortellengtes te meten op foto's die zijn gemaakt met een scanner of camera met hoge resolutie.
    1. Gebruik een bepaalde afstand van lengte om de schaal in te stellen. De bekende afstand van de schaalbalk in figuur 3 is 2 cm. Selecteer het gereedschap Rechte lijn op de werkbalk ImageJ (vijfde gereedschap van links). Gebruik het gereedschap Rechtlijnig om een lijnselectie te maken die de schaalbalk omlijnt . Voltooi het overzicht door met de rechtermuisknop te klikken, te dubbelklikken of te klikken in het vak aan het begin.
    2. Meet de lengte van de bekende schaalbalk in pixels met de werkbalk Analyseren > meten . Noteer de pixellengte.
    3. Open het dialoogvenster Schaal instellen door op het tabblad Schaal instellen op het tabblad Analyseren te klikken. Voer in het veld Afstand in pixels de pixellengte in (zoals hierboven vermeld). Voer vervolgens in het veld Bekende afstand de waarde in, zoals weergegeven door de schaalbalk (hier is deze 20 mm). Stel de lengte-eenheid in als mm. De pixelverhouding is 1,0. Nu wordt de schaal gespecificeerd door het x aantal pixels per millimeter. Om de schaal voor deze specifieke afbeelding te vergrendelen, klikt u op OK.
    4. Maak een lijnselectie die de hoofdlengte omlijnt met het gereedschap Gesegmenteerde lijn . Voltooi het overzicht door met de rechtermuisknop te klikken, te dubbelklikken of te klikken in het vak aan het begin. Klik en sleep de kleine zwart-witte "handgrepen" langs de omtrek om de lijnselectie naar wens aan te passen.
    5. Gebruik de opdracht Meten op het tabblad Analyseren van ImageJ om de lengte van de root te kwantificeren. Als u de gemeten gegevens naar een spreadsheet wilt overbrengen, klikt u met de rechtermuisknop op het venster Resultaten , selecteert u Alles kopiëren in het pop-upmenu, schakelt u over naar de spreadsheet en plakt u de gegevens.
      OPMERKING: Zoals hierboven beschreven, stelt u de schaal in met behulp van de bekende afstand van de schaalbalk in de optie ImageJ-schaal. Dit geeft het aantal pixels per lengte-eenheid. Het is vereist om de schaal elke keer opnieuw in te stellen, wanneer een nieuw beeld wordt geanalyseerd.
  3. Meting en berekening van RSA-kenmerken
    1. Meet de primaire wortellengte tussen de hypocotylverbinding en het uiteinde van de wortelpunt.
    2. Meet de LR-lengte van de eerste en tweede orde.
    3. Meet de vertakkingszone (BZ) van de primaire wortel. De vertakkingszone van de primaire wortel (BZPR) overspant het eerste LR-opkomend punt tot het laatste LR-opkomend punt.
    4. Noteer het aantal LRs, dat is het aantal LRs dat afkomstig is binnen de grens van de BZPR.
    5. Meet de gemiddelde lengte van de eerste- en hogere-orde LRs. Leid de gemiddelde lengte van de eerste-orde LR (1° LR) (centimeter per wortel) af door de totale lengte van de 1° LR te delen door het totale aantal LRs van 1° LRs.
    6. Meet de gemiddelde lengte van de tweede-orde LR. Bereken de gemiddelde lengte van de tweede-orde LR (2° LR) door de totale lengte van de 2° LR te delen door het totale aantal LRs van 2°.
    7. Meet de 1° LR-dichtheid. Bereken de 1° LR-dichtheid (aantal 1° LRs per lengte-eenheid BZ PR) door het aantal 1° LRs te delen door de lengte van de BZPR.
    8. Meet de 2° LR-dichtheid. Bereken de 2° LR-dichtheid door het aantal LRs van 2° te delen door de lengte van de BZ van 1° LRs (aantal 2° LRs per eenheid lengte van de BZ van 1° laterale wortels).
    9. Meet de totale wortellengte (TRL). Dit is het totaal van de lengte van de primaire wortel, 1° LR en 2° LR (en meer indien aanwezig).

5. Wortelhaar meting

OPMERKING: Hoewel het hydroponische systeem niet goed is in het bevorderen van de groei en ontwikkeling van wortelhaar, ondanks dat het zo robuust is als in vaste groeimedia, is het nog steeds belangrijk om het in de huidige context te bestuderen. Volg de onderstaande stappen om de ontwikkeling van wortelhaar in een gedeelte van 5 mm vanaf de punt van de primaire wortel van de zaailingen te analyseren.

  1. Hak een deel van 2 cm van de primaire wortel van de wortelpunt af.
  2. Monteer het wortelgedeelte op een dia met 10% glycerol als montagemedium.
  3. Plaats de dia onder een stereomicroscoop.
  4. Gebruik de axiale drager om beelden van de wortelharen te visualiseren en vast te leggen.
  5. Analyseer de afbeeldingen om de structuur en kenmerken van de wortelharen te bestuderen met behulp van ImageJ-software zoals eerder beschreven.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De verschillende morfometrische eigenschappen van wortelsysteemarchitectuur (RSA) worden gemeten met behulp van eenvoudige laboratoriumhulpmiddelen en de stappen zijn schematisch weergegeven in figuur 1. De details van de hydroponische opstelling tonen het potentieel van het protocol bij het meten van de RSA (figuur 1 en figuur 2).

Gezien de waargenomen verschillen in geleermiddelen, gebruikten we een hyd...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk demonstreerde het in kaart brengen van RSA met behulp van eenvoudige laboratoriumapparatuur. Met behulp van deze methode worden fenotypische veranderingen op het verfijnde niveau geregistreerd. Het voordeel van deze strategie is dat het scheutgedeelte nooit in contact komt met de media, dus het fenotype van de plantjes is origineel. Deze methode omvat het opzetten van een hydroponisch systeem om planten te laten groeien zoals beschreven in het protocol. Vervolgens wordt elk plantje er intact uitgehaald en op een...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We erkennen het Amerikaanse ministerie van Landbouw (Grant 58-6406-1-017) voor het ondersteunen van dit onderzoek. We erkennen ook het WKU Biotechnology Centre, Western Kentucky University, Bowling Green, KY, VS, en de directeur, CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants, Lucknow, India, voor het leveren van de instrumentfaciliteiten en ondersteuning (CSIR CIMAP manuscript communicatie nr. CIMAP / PUB / 2022/103). SS erkent de financiële steun van Saint Joseph's University, Philadelphia, VS.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Arabidospsis thaliana (Col 0)Lehle SeedsWT-02Columbia (Col-0**, geen markers)*
Kunst borstelsAmazon of elke andere leverancierAquarel ronde borstel maat nr. 14 (8 mm), 16 (9,5 mm), 18 (12 mm) en 20 (14,2 mm)
Geautomatiseerde microscoop met digitale cameraLeica MicrosystemsLAS versie 4.12.0, Leica Microsystems
BeeldverwerkingssoftwareImageJImageJ V
 1.8.0
Magenta box GA-7Fisher Scientific 50-255-176
Medicago sativaJohnny's Seeds
Petrischaal (150 mm x 15 mm)USA Scientific8609-0215150 mm x 15 mm PS Petri Schaal (https://www.usascientific.com)
FotocameraCannon of NikonElke camera met hoge megapixel (minstens 12 megapixel per inch) in macromodus
Plant-AgarSigma-AldrichA3301Agargel  Geschikt voor plantenweefselkweek
Polycarbonaat vellenAmazon1 mm  dik
Polypropyleen gaasAmazonPoriegrootte 250 µm, 500 µm en 1000 µm
ScannerEpsonEpson Perfection V700 Photo (Scan op 600 dpi)

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Shukla, D., Rinehart, C. A., Sahi, S. V. Comprehensive study of excess phosphate response reveals ethylene mediated signaling that negatively regulates plant growth and development. Scientific Reports. 7 (1), 3074(2017).
  2. Rellán-Álvarez, R., Lobet, G., Dinneny, J. R. Environmental control of root system biology. Annual Review of Plant Biology. 67, 619-642 (2016).
  3. Gruber, B. D., Giehl, R. F. H., Friedel, S., von Wirén, N. Plasticity of the Arabidopsis root system under nutrient deficiencies. Plant Physiology. 163 (1), 161-179 (2013).
  4. Shukla, D., et al. Genome-wide expression analysis reveals contrasting regulation of phosphate starvation response (PSR) in root and shoot of Arabidopsis and its association with biotic stress. Environmental and Experimental Botany. , 188(2021).
  5. Robbins 2nd,, E, N., Dinneny, J. R. Growth is required for perception of water availability to pattern root branches in plants. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (4), E822-E831 (2018).
  6. Linkohr, B. I., Williamson, L. C., Fitter, A. H., Leyser, H. M. O. Nitrate and phosphate availability and distribution have different effects on root system architecture of Arabidopsis. The Plant Journal. 29 (6), 751-760 (2002).
  7. Lynch, J. P., Brown, K. M. Topsoil foraging: an architectural adaptation of plants to low phosphorus availability. Plant and Soil. 237 (2), 225-237 (2001).
  8. López-Bucio, J., et al. Phosphate availability alters architecture and causes changes in hormone sensitivity in the Arabidopsis root system. Plant Physiology. 129 (1), 244-256 (2002).
  9. Jain, A., et al. Differential effects of sucrose and auxin on localized phosphate deficiency-induced modulation of different traits of root system architecture in Arabidopsis. Plant Physiology. 144 (1), 232-247 (2007).
  10. Jain, A., et al. Variations in the composition of gelling agents affect morphophysiological and molecular responses to deficiencies of phosphate and other nutrients. Plant Physiology. 150 (2), 1033-1049 (2009).
  11. Jain, A., Sinilal, B., Dhandapani, G., Meagher, R. B., Sahi, S. V. Effects of deficiency and excess of zinc on morphophysiological traits and spatiotemporal regulation of zinc-responsive genes reveal incidence of cross talk between micro- and macronutrients. Environmental Science and Technology. 47 (10), 5327-5335 (2013).
  12. Jain, A., et al. Role of Fe-responsive genes in bioreduction and transport of ionic gold to roots of Arabidopsis thaliana during synthesis of gold nanoparticles. Plant Physiology and Biochemistry. 84, 189-196 (2014).
  13. Williamson, L. C., Ribrioux, S. P., Fitter, A. H., Leyser, H. M. Phosphate availability regulates root system architecture in Arabidopsis. Plant Physiology. 126 (2), 875-882 (2001).
  14. Yang, T. J. W., Lin, W. D., Schmidt, W. Transcriptional profiling of the Arabidopsis iron deficiency response reveals conserved transition metal homeostasis networks. Plant Physiology. 152 (4), 2130(2010).
  15. Kobae, Y., et al. Zinc transporter of Arabidopsis thaliana AtMTP1 is localized to vacuolar membranes and implicated in zinc homeostasis. Plant Cell and Physiology. 45 (12), (2004).
  16. Al-Ghazi, Y., et al. Temporal responses of Arabidopsis root architecture to phosphate starvation: evidence for the involvement of auxin signalling. Plant, Cell and Environment. 26 (7), 1053-1066 (2003).
  17. S, U. National Institutes of Health. , Bethesda, Maryland, USA. 1997-2007 (1997).
  18. Dubrovsky, J. G., Forde, B. G. Quantitative analysis of lateral root development: pitfalls and how to avoid them. The Plant Cell. 24 (1), 4-14 (2012).
  19. Weeks, J. T., Ye, J., Rommens, C. M. Development of an in planta method for transformation of Alfalfa (Medicago sativa). Transgenic Research. 17 (4), 587-597 (2008).
  20. Shukla, D., Krishnamurthy, S., Sahi, S. V. Microarray analysis of Arabidopsis under gold exposure to identify putative genes involved in the synthesis of gold nanoparticles (AuNPs).Genomics Data. 3, 100-102 (2015).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Root System ArchitecturePlant Root TraitsHydroponic SystemArabidopsis ThalianaRoot ImagingImageJ AnalysisLateral Root DensityPrimary Root LengthNutrient DeficiencyRoot Phenotyping

Related Articles