Drobne cechy korzeni zwiększają zapotrzebowanie rośliny na wodę i składniki odżywcze, odkrywając nowe przestrzenie glebowe i zwiększając całkowitą powierzchnię korzeni. Rotacja tych drobnych cech korzeniowych odgrywa główną rolę w stymulowaniu podziemnego łańcucha pokarmowego1 i oczekuje się, że liczba drobnych korzeni u niektórych gatunków roślin podwoi się pod wpływem podwyższonego stężenia dwutlenku węgla w atmosferze2. Drobne korzenie są ogólnie definiowane jako te o średnicy mniejszej niż 2 mm, chociaż nowe definicje opowiadają się za charakteryzowaniem drobnych korzeni według ich funkcji3. Podobnie jak wiele drobnych korzeni, włośniki pełnią funkcję pobierania i wchłaniania, ale zajmują znacznie mniejszą przestrzeń o średnicach rzędu mikronów. Ze względu na ich niewielkie rozmiary, włośniki są trudne do zobrazowania in situ i często są pomijane jako część ogólnej architektury korzeni w eksperymentach i modelach na skalę terenową.
Badania ex włosów korzeniowych terra, takie jak z sadzonek wyhodowanych na płytkach agarowych, dostarczyły społeczności naukowej cennych informacji na temat wzrostu i transportu komórek4,5. Podczas gdy płytki agarowe umożliwiają obrazowanie systemów korzeniowych w sposób nieniszczący i w czasie rzeczywistym, nie zapewniają one wysokiej kontroli środowiska w przypadku dodawania eksperymentalnych zabiegów, takich jak składniki odżywcze, hormony roślinne lub bakterie. Pojawiającym się rozwiązaniem ułatwiającym obrazowanie w wysokiej rozdzielczości przy jednoczesnym zapewnieniu dynamicznej kontroli środowiska stało się pojawienie się platform mikroprzepływowych do badań roślin. Platformy te umożliwiły nieniszczący wzrost i wizualizację kilku gatunków roślin w celu uzyskania fenotypowania o wysokiej przepustowości6,7,8,9, izolowane zabiegi chemiczne10, pomiary siły11,12, oraz dodawanie mikroorganizmów13. Projekty platform mikroprzepływowych skupiły się na wykorzystaniu pojedynczych warstw fluidycznych w otwartej przestrzeni, w których korzenie mogą się rozprzestrzeniać, umożliwiając włośnikom włośników do i z dala od ogniska optycznego podczas wzrostu lub zabiegu.
Tutaj prezentujemy procedurę rozwoju dwuwarstwowej platformy mikroprzepływowej przy użyciu metod fotograficznych i miękkiej litografii, która opiera się na poprzednich projektach typu roślina na chipie, ograniczając włośniki sadzonek do tej samej płaszczyzny obrazowania co główny korzeń. Dzięki temu możemy śledzić rozwój włośników w czasie rzeczywistym, w wysokiej rozdzielczości i przez cały proces eksperymentalnego leczenia. Nasze metody hodowli pozwalają siewkom Arabidopsis thaliana kiełkować z nasion na platformie i hodować je przez okres do tygodnia w uwodnionym i sterylnym środowisku, które nie wymaga użycia pomp strzykawkowych. Po zakończeniu eksperymentu z obrazowaniem poklatkowym prezentowaną tutaj platformę można otworzyć bez naruszania położenia drobniejszych cech korzenia. Pozwala to na zastosowanie innych metod obrazowania o wysokiej rozdzielczości. W tym miejscu przedstawiamy reprezentatywne wyniki do kwantyfikacji i wizualizacji morfologii włośnika na tej platformie za pomocą technik optycznej, skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i mikroskopii sił atomowych (AFM).