Wykorzystanie zmian w transmisji liści do zbadania ruchu chloroplastów u Arabidopsis thaliana

Metoda ta mierzy zmiany w przepuszczalności światła liści jako wskaźnik zastępczy dla ruchu chloroplastów, który wpływa na absorpcję światła przez liście w różnym stopniu w zależności od gatunku, środowiska i mutacji. To niedrogie, domowe urządzenie umożliwia ilościowe określenie dynamicznych zmian w ruchu chloroplastów w prosty i półautomatyczny sposób. Dane te uzupełniają badania mikroskopowe.

Ważne jest, aby ściśle przestrzegać instrukcji i obchodzić się z instrumentem ostrożnie. Aby rozpocząć, podłącz urządzenie transmisyjne do stabilnego źródła zasilania i naciśnij wyłącznik zasilania urządzenia, aby zresetować instrument. Następnie podłącz iPada do stabilnego źródła zasilania.

Naciśnij przycisk ekranu głównego, aby aktywować ekran i wprowadź hasło, aby się zalogować. Naciśnij ikonę ustawień, a następnie ikonę wyświetlacza i jasności. Następnie naciśnij automatyczną blokadę i wybierz nigdy, aby upewnić się, że ekran pozostanie włączony na stałe, aby program działał bez żadnych przerw.

Następnie naciśnij przycisk ekranu głównego, aby powrócić do ekranu głównego. Po zamknięciu wszystkich aplikacji znajdź i otwórz aplikację LeafSensor i wprowadź informacje na zielonym ekranie, który pokazuje tekst i białe pola. Upewnij się, że w dolnej części ekranu widnieje słowo połączono, co oznacza, że aplikacja komunikuje się z urządzeniem transmisyjnym.

Jeśli pojawi się komunikat Adafruit NOT Found, sprawdź, czy urządzenie jest podłączone i ponownie naciśnij przycisk start na urządzeniu. Wypełnij pierwsze cztery pola na stronie aplikacji, aby ustawić warunki do krótkiego uruchomienia testowego z otwartymi klipsami na liście bez żadnych liści. Zacznij od nazwania eksperymentu w polu o nazwie nazwa eksperymentu, następnie wybierz, ile różnych intensywności światła niebieskiego zostanie użytych w eksperymencie, wpisując liczbę w polu o nazwie liczba natężeń światła, a następnie wpisz natężenie światła niebieskiego, które ma być używane, wybierając liczbę całkowitą z zakresu od 0 do 3 000 i oddziel każdą intensywność od następnej przecinkiem w polu o nazwie intensywność niebieskiego.

Wpisz czas dla każdego natężenia niebieskiego światła w polu o nazwie niebieski czas trwania. Naciśnij przycisk Rozpocznij eksperyment w środkowej części ekranu. W dolnej części ekranu pojawi się osiem łączników z komunikatem Rozpocznij eksperyment

Eksperyment będzie trwał do momentu pojawienia się pierwszych danych. Po upewnieniu się, że przez pierwsze dwie minuty z diody LED nie jest emitowane światło, obserwuj emisję słabego niebieskiego światła przez dwie minuty, a następnie emisję silnego niebieskiego światła przez kolejne dwie minuty. Obserwuj również intensywne czerwone światło emitowane na krótko z diody LED raz na minutę podczas całej tej sekwencji.

Sprawdź, czy stan Eksperyment jest wskazywany przez komunikat Eksperyment zakończony w lewym dolnym rogu strony aplikacji, a następnie naciśnij dwukrotnie przycisk na ekranie głównym. Przesuń palcem poza aplikację i otwórz ją ponownie. Zresetuj instrument, naciskając przycisk włączania/wyłączania, aby przygotować instrument do biegu z liśćmi.

W ciemności, używając tylko bardzo słabego białego lub zielonego światła, wybierz jeden szeroki liść z rośliny przystosowanej do ciemności, aby pokryć diodę LED. Przygotuj pasek bibuły filtracyjnej o długości mniej więcej klipsa do liści. Następnie przebij otwór w górnej części paska bibuły filtracyjnej, aby zapobiec zasłanianiu diody LED.

Umieść zwilżoną bibułę filtracyjną na części klipsa do liści, która przytrzymuje diodę LED. Usuń dostosowany do ciemności klips na liście z szalki Petriego, a następnie umieść liść na mokrej bibule filtracyjnej klipsa do liści, upewniając się, że powierzchnia liścia adaksjalnego jest skierowana w stronę diody LED. Następnie umieść drugą część klipsa liściowego z tranzystorem fotograficznym na górze.

W razie potrzeby użyj gumowej opaski, aby przytrzymać razem dwie części klipsa do liści. Umieść klips do liści w odpowiedniej łodzi i za pomocą pipety napełnij zbiorniki wodą, upewniając się, że liść lub przynajmniej bibuła filtracyjna dotykają wody, aby uniknąć odwodnienia liści podczas biegu. Skonfiguruj aplikację LeafSensor na iPadzie i wpisz EXPLORA1 w polu o nazwie experiment name.

Wpisz 10 w pole o nazwie liczba natężeń światła. Następnie wprowadź liczby w polu o nazwie niebieskie intensywności i niebieski czas trwania. Naciśnij przycisk Rozpocznij eksperyment.

Po pierwszej minucie obserwuj pojawiające się wartości wyjściowe. Jeśli wartości są dalekie, sprawdź, czy liście zostały prawidłowo umieszczone w klipsach na liście. Po zakończeniu przebiegu dane zostaną automatycznie zapisane.

Po obróceniu ekranu w pozycji pionowej na ekranie pojawią się dwie opcje, zapisz i narzędzia. Naciśnij Narzędzia, a następnie z listy zapisanych plików wybierz plik EXPLORA1. Pod listą plików pojawią się teraz EXPLORA1 w wybranym eksperymencie.

Następnie naciśnij E-mail. Wprowadź adres e-mail, a plik EXPLORA1 zostanie automatycznie dołączony do wiadomości, a następnie naciśnij Wyślij. Dane dotyczące procentowej transmisji zostały wykreślone w czasie, które pokazują, że transmisja Arabidopsis thaliana zmniejszyła się przy niskim natężeniu światła, podczas gdy reakcja unikania została wywołana, gdy natężenie światła jeszcze wzrosło.

Pokazano średnie wartości procentowe transmisji liści Arabidopsis thaliana typu dzikiego i zmutowanego podczas 19-godzinnych biegów. Kiedy liście były wystawione na działanie słabego niebieskiego światła zarówno w mutantach typu dzikiego, jak i fotot2, po początkowym szybkim spadku transmisji nastąpił powolny spadek, co wskazuje, że chloroplasty przemieszczały się w odpowiedź akumulacji. W porównaniu z typem dzikim, fot1 wykazywał zmniejszoną odpowiedź akumulacji.

Gdy intensywność niebieskiego światła zwiększa się stopniowo po 11 godzinach, procentowa transmisja wzrasta, a chloroplasty przechodzą w reakcję unikania. Stopnie zmian procentowej transmisji w stosunku do wartości ciemnej, zwanej również Delta T, zależały od dokładnego natężenia światła niebieskiego. Wartości ujemne wskazują, że liście wykazały reakcję akumulacji, podczas gdy wartości dodatnie wskazują na reakcję unikania.

Prędkość zmiany transmisji oblicza się jako nachylenie zmiany transmisji wraz ze wzrostem światła. W reprezentatywnym przykładzie prędkość transmisji zmieniała się podczas początkowych reakcji, gdy unikanie było wyzwalane wraz ze wzrostem intensywności niebieskiego światła. Badając zmiany transmisji u niescharakteryzowanego mutanta lub gatunku, potwierdź, w jaki sposób wartości transmisji i pozycje chloroplastów korelują z badaniem mikroskopowym.