Uma plataforma telemétrica e gravimétrica para fenotipagem fisiológica em tempo real de interações vegetais-ambientais

As plantas respondem ao meio ambiente de formas muito complexas. Traços fisiológicos estão entre os mais rápidos a responder. Normalmente, muito antes das diferenças morfológicas podem ser detectadas.

Este método de fenotipagem funcional de alta resolução torna possível quantificar as interações ambientais da planta de forma contínua e destrutiva sob muitos tratamentos. Este sistema pode ser usado para medições em tempo real de uma ampla gama de características fisiológicas, em muitas plantas simultaneamente sem qualquer análise importante enquanto controla as condições de cada planta na área. Aqui demonstramos o protocolo mais detalhado.

No entanto, recomendamos que os usuários iniciantes comecem com um protocolo simplificado, o que torna mais fácil conhecer os procedimentos experimentais, hardware e software mais importantes. Demonstrando que o procedimento será Itamar Shenhar, um estudante de mestrado do MyLab Begin, inserindo o filtro de solo na panela. Espalhe a malha de nylon em cima de todo o pote e coloque o suporte da rede em cima da rede.

Em seguida, empurre lentamente o suporte da rede para baixo no interior de todo o pote, certificando-se de que a rede permanece uniformemente espalhada à medida que é empurrada para baixo entre os dois potes. Insira o palito de fibra de vidro entre os dois potes e empurre-o até o fundo de toda a panela. Certificando-se de que ele está no lado externo da rede e não empurra a rede.

Antes de empurrar o suporte da rede todo o caminho para baixo, empurre a rede para baixo à mão de dentro da panela e ajuste-a para que ela se espalhe uniformemente e firmemente sobre o fundo, o que garantirá a drenagem adequada. Deslize o anel da junta do fundo da panela, configure um terço do caminho até o lado da panela, certificando-se de que essas tampas no anel se abram em direção ao fundo da panela. Rotule os potes de acordo com suas localizações na matriz dentro da estufa.

Para cultivar as plantas, germine as sementes em bandejas de cavidade com o meio de vaso desejado. Inicie o experimento quando a planta transpirar aproximadamente 10% da capacidade máxima de água do pote. Deixe algumas cavidades sem mudas para medições de peso do solo, ou detalhes, siga o manuscrito do texto.

Antes de iniciar um novo experimento, nivele e calibrar os límetros usando um nível de espírito e pesos padrão. Realize a calibração de peso enquanto o recipiente verde, incluindo todos os plugues está na célula de carga seguindo as etapas do manuscrito do texto. Para iniciar um novo experimento, abra o software operacional e abra a guia de experimentos no menu no lado esquerdo da tela.

Clique em Criar Novo. Nomeie o experimento e clique em OK. Abra o novo experimento. Em seguida, abra plantas e clique em Criar Novo.

Na janela, altere o nome da planta, posição, peso lacrimal e tipo de solo. Em seguida, clique em Aplicar. Clique em Plantas novamente, e a tabela aparecerá na tela.

Exporte a tabela clicando em Plantas de Exportação no canto inferior esquerdo da tabela. Em seguida, abra o arquivo Excel salvo. Altere os parâmetros conforme necessário e salve.

Clique em Plantas de Importação no canto inferior esquerdo da tabela. Quando uma pequena janela aparece dizendo, plantas importadas com sucesso, clique em OK. E verifique se as alterações feitas no arquivo Excel foram importadas com sucesso. Clique no Novo Experimento e no Experimento iniciar na janela que aparece.

Por fim, clique em OK para começar a gravar dados deste experimento. Pesar os potes vazios pré-preparados. Se usar peças semelhantes umas às outras, o peso médio de 10 delas será suficiente.

Misture o meio de vasos completamente com muita água, a menos que areia ou outros meios homogêneos do solo sejam usados. E uniformemente encher todos os potes vazios pré-preparados. Bata na parte inferior da panela contra o chão algumas vezes para ter certeza de que o meio de vaso está bem distribuído.

Insira um molde de cavidade semelhante em forma e tamanho ao plugue do solo raiz das mudas no meio do vaso. E empurrá-lo completamente. Regue bem as panelas e enxágue do lado de fora das panelas.

Em seguida, deixe-os drenar por 30 minutos antes de continuar para o próximo passo. Coloque todos os potes de campo na matriz de límetro nos recipientes verdes de acordo com o projeto experimental. Certificando-se de que os plugues dos recipientes verdes estão no lugar certo, e que os recipientes verdes estejam posicionados corretamente na ranhura.

No software operacional, abra a guia de experimento e clique na guia Componentes de medida sob o novo experimento. Confirme a nova medição a partir do tempo dado na parte superior da tela enquanto a amostra anterior estava em. Clique em Measure Object.

Clique em Next quando os pesos de registro e as janelas da tag Delta aparecerem. Na janela gravar tag, nomeie a nova meta-tag como primeira medição e clique em Concluir. Quando a janela gravada com sucesso aparecer, clique em OK. Coloque os gotejadores de irrigação multi-saída, e tampas de panela em cada pote no lysímetro.

Confirme a nova medição e clique em Measure Object novamente. Clique em Next quando os pesos do disco aparecerem. Na janela da tag Delta, selecione a primeira medição nas meta-tags para subtrair a seção e clique em Next.

Na janela de registro de tags, nomeie as novas meta-tags como componentes estáticos e clique em Concluir. Quando a janela gravada com sucesso aparecer, clique em OK. Clique em Plantas do lado esquerdo e certifique-se de que os valores estão atualizados. Em seguida, sob o novo experimento, abra a guia cenários de tratamento e clique em Criar Novo.

Em plano, clique no Novo Passo. No centro da tela, escolha o nome dos testes designados para tratamento e confirme clicando em OK. Escolha nunca para rescisão e clique em Aplicar. Abra os tratamentos de irrigação no lado esquerdo do nome dos testes escolhidos.

Clique no Novo Passo. No centro da tela, altere o tempo de abertura da válvula alguns minutos antes do tempo atual, juntamente com outros parâmetros exigidos pelo experimento, e clique em Aplicar. Abra as plantas sob o novo experimento e clique no novo nome da planta.

No centro da tela, mude o plano de tratamento para planejar. Uma janela aparecerá, clique em OK para confirmar. Verifique se a etapa tem o mesmo nome do nome do teste de irrigação.

Em seguida, clique em Aplicar. Verifique visualmente se todos os potes são irrigados e que o excesso de líquido de irrigação está pingando do plugue de drenagem perfurado do recipiente verde. Remova o plugue não perfurado do recipiente verde e deixe a água escorrer completamente.

Em seguida, substitua o plugue. Abra a guia do experimento e clique em Medir componentes sob o novo experimento. Após confirmar a medição, clique em Measure Object sob parâmetros de planta de medida.

Depois de clicar nos pesos de registro e nas janelas da tag Delta, nomeie as novas meta-tags como cast-pre e clique em Concluir. Clique em OK quando a janela gravada com sucesso aparecer. Leve suavemente os moldes para fora das panelas.

Clique em Componentes de Medida e confirme a medição como antes. Sob parâmetros do plano de medida, clique em Medir objeto. Clique em Next quando a janela de pesos de gravação aparecer.

Selecione o cast-pre nas meta-tags para subtrair e clique em Seguir. Na janela de gravação de tag, nomeie a nova meta-tag como postagem de elenco e clique em Concluir. Clique nas plantas do lado esquerdo e certifique-se de que os valores estão atualizados.

Na mesa da planta, atualize manualmente o peso lacrimal com o peso dos vasos vazios pré-preparados tomados manualmente. Clique em Medir componentes e confirme a medição. Sob os parâmetros do plano de medida, clique em Medir o Peso Úmido do Solo.

Clique em OK quando uma pequena janela aparecer para confirmação. Clique em Plantas e verifique se os valores estão atualizados. Meça manualmente o peso médio de cinco a 10 cavidades preenchidas com solo que são bem irrigados e bem drenados sem mudas.

Novamente, clique em Medir Componentes e confirme a medição. Clique em Definir mudas peso do solo em massa. Quando uma pequena janela aparecer, digite o peso médio do volume do solo e clique em OK. Clique em Plantas e verifique se os valores estão atualizados.

Retorne para medir os parâmetros da planta e clique em Medir o Peso Líquido Inicial da Planta. Na janela de registro de tag, selecione definir novo recorde como ponto de referência de peso líquido da planta e clique em Concluir. Clique em OK quando a janela gravada com sucesso aparecer, clique em Plantas e verifique se os valores estão atualizados.

Certifique-se de que as mudas nas bandejas da cavidade estão bem irrigadas, puxe suavemente as mudas com suas raízes do plugue do solo das cavidades, tomando cuidado para não machucá-las. E colocá-los cuidadosamente nas cavidades feitas por moldes nas panelas. Repita a medição do peso líquido da planta como descrito anteriormente na medição das meta-tags.

Para considerar a reserva de água no recipiente verde, siga as instruções do manuscrito do texto para garantir que o recipiente de grãos esteja cheio. Retorne para medir os parâmetros do plano e clique em Medir o peso da água da reserva. Clique em OK quando as janelas de peso de água e sucesso da reserva aparecerem.

Clique em Plantas e exporte a tabela clicando em Plantas de Exportação no canto inferior esquerdo da tabela. Abra o arquivo Excel e subtraia o peso líquido da planta medido, e semeando o peso do solo a granel a partir da medição reservada do peso da água e salve. Clique em Atualizar plantas no canto inferior esquerdo da tabela.

Selecione o arquivo Excel e clique em Abrir para atualizar. Quando a janela de atualização das plantas aparecer, clique em OK. Verifique se os valores estão atualizados. Sob os parâmetros da planta de medida, clique em Calcular o Peso Seco do Solo.

Quando a janela aparecer, insira o peso molhado do solo e o peso seco do solo, ou insira o teor manualmente calculado da água do solo. Clique em Aplicar e clique em Concluir. Quando uma janela aparecer, clique em OK para confirmar.

Siga o manuscrito do texto para calcular o valor do conteúdo da água do solo. Abra os tratamentos de irrigação e clique em Criar Novo e coloque o nome e clique em OK. Abra o novo nome de irrigação e clique em Criar Novo. Em seguida, abra o plano de tratamento padrão, defina o tempo de abertura da válvula e outros parâmetros conforme necessário e clique em Aplicar.

Isso demonstra um cenário dinâmico e modulador do tratamento da irrigação durante todo o período experimental com base nas preferências dos usuários. Abra cenários de tratamento, abra o plano e clique no nome do plano padrão. Escolha um nome de tratamento na lista e clique em OK para confirmar.

Escolha as condições apropriadas para o término e clique em Aplicar. Todas as possibilidades incluem uma opção de tempo limite que fechará a torneira mesmo que as condições definidas não sejam atingidas. Finalmente, siga as instruções do manuscrito para completar a tabela do plano.

Abra o software de análise de dados e faça login com seu nome de usuário e senha. Clique em Selecionar experimento e, em seguida, em selecionar sistema de controle e selecionar experimento. Na coluna do lado esquerdo da tela, clique em Experimentos e digite o nome do experimento na barra de nome na seção de pesquisa.

Em seguida, o nome do experimento aparecerá abaixo da seção de pesquisa na seção de experimentos. Clique no nome do experimento para abrir as informações e as seções da planta. Na seção de informações, edite as datas de início do WUE e wue para o período de pelo menos três dias antes do início do tratamento da seca.

Em seguida, clique em Atualizar. O valor ao quadrado WUE e R para cada pote aparecerá ou atualizará na seção da planta. Na seção da planta, escolha ou exclua qualquer planta ou vaso com um valor WUE negativo ou um valor r quadrado inferior a 0,5.

Clicando no símbolo dos olhos sob a coluna ativa, que ficará em vermelho. Os dados WUE podem ser exportados como um arquivo Excel clicando em Dados de Exportação na seção planta. As condições ambientais foram monitoradas durante todo o experimento por uma sonda atmosférica.

Os dados coletados mostram radiação fotosíntese e déficit de pressão de vapor por dias diferentes. E ao longo de todos os dias. O teor volumoso de água dos potes tratados com seca foi medido por sondas de solo durante todo o período experimental.

Os dados coletados de uma planta tratada com seca são mostrados aqui. O peso médio calculado da planta aumenta consistentemente entre o controle de karla e os tratamentos de seca de karla durante a primeira fase do experimento, quando todas as plantas receberam irrigação semelhante. Quando o tratamento da seca foi aplicado nas plantas de karla, essas plantas pararam de ganhar peso não depois de ganhar peso até a fase de recuperação.

Nesse ponto, houve um aumento de peso que prosseguiu mais lentamente do que o observado para os controles. Em contrapartida, os pesos das plantas de controle de karla aumentaram continuamente durante o período experimental. Outros métodos como coleta de amostras para expressão genética, conteúdo mineral e atividade fotossintética podem ser feitos durante esses experimentos com uma referência precisa ao comportamento da planta e às condições ambientais.

O fenotipamento funcional é um método prático de caracterização de interações no ambiente vegetal, que dá ao usuário uma boa ferramenta para comparar diferentes perfis de resposta vegetal em diferentes condições ambientais. Cada perfil específico poderia ser selecionado para um estudo mais profundo ou como fonte de características fisiológicas benéficas para programas de reprodução.