Method Article

Трудосберегающий и повторяемый сенсорный сигнализирующего мутантного протокола для изучения тигморогенеза модельного завода Arabidopsis thaliana

DOI:

10.3791/59392

⸱

August 6th, 2019

 ,  ,  ,  , 
1Division of Life Science, Energy Institute, Institute for the Environment, The Hong Kong University of Science and Technology, 2Shenzhen Research Institute, The Hong Kong University of Science and Technology

In This Article

Summary

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

Нежная сенсорная погрузочная машина построена из человеческих щетк для волос, роботизированных рук и контроллера. Волосы щетки управляются роботизированные руки, установленные на машине и периодически двигаться применять сенсорную силу на растениях. Сила машинных прикосновений волос сравнима с мощи прикосновений, применяемых вручную.

Abstract

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

Растения реагируют как на внутриклеточные, так и на внеклеточные механические стимуляции (или сигналы силы) и развивают специальные морфологические изменения, называемые тигмоорфогенезом. В последние десятилетия было выявлено и зарегистрировано несколько сигнальных компонентов, причастных к механотрансдукции (например, ионные белки и кальцийи и ферменты биосинтеза жасмоновой кислоты). Тем не менее, относительно медленные темпы исследований в изучении силы сигнализации или thigmomorphogenesis в значительной степени связано с двумя причинами: требование к трудоемким человека ручной манипуляции сенсорный индукции thigmomorphogenesis и ошибка силы силы связанных с рукоприковки людей. Для повышения эффективности внешней нагрузки на растительный организм была построена автоматическая сенсорная погрузочная машина. Этот роботизированный рукопожатный щетки для волос обеспечивают трудосберегающее и легко повторяемое моделирование сенсорной силы, неограниченное количество раундов сенсорного повторения и регулируемую силу касания. Эта машина для погрузки прикосновения волос может быть использована как для крупномасштабного скрининга сенсорных сигнальных мутантов, так и для исследования феномики растительного тигмоорфогенеза. Кроме того, сенсорные материалы, такие как человеческие волосы, могут быть заменены другими натуральными материалами, такими как волосы животных, шелковые нити и хлопковые волокна. Автоматизированное движущееся оружие на машине может быть оснащено сопла миографами и воздуходувками, чтобы имитировать природные силы капель дождя и ветра, соответственно. Используя эту автоматическую машину погрузки с прикосновением волос в сочетании с ручным прикосновением ватного тампона, мы исследовали сенсорную реакцию двух силовых сигнальных мутантов, MAP KINASE KINASE 1 (MKK1) и MKK2 . Фаромы сенсорной силы загружены растениями дикого типа и двумя мутантами были оценены статистически. Они продемонстрировали значительные различия в сенсорной реакции.

Introduction

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

Завод thigmomorphogenesis это термин, который был придуман Jaffe, MJ в 1973году 1. Это тропизм растений, но отличается от известного фототропизма или гравитропизма, вызванного стимулами солнечного света или гравитации2,3. Он описывает фенотипические изменения, связанные с периодическими механическими стимуляциями, которыечасто наблюдались ботаниками в прежние времена 4,5. Капли дождя, ветер, растение, животное и человеческие прикосновения, даже укусы животных, все считаются различными типами механо-стимулов, которые вызывают силу сигнализации в растениях4,5. Характеристики растений thigmomorphogenesis включают задержку болтов, короткий стебель, меньше розетки / листьев размера в травянистых растений, и толще стебля в древесных растений6,7,8. Это в отличие от тигмонастики или тигмотропной реакции часто встречаются в Mimosa завода или других механо чувствительных виноградных лоз, где эти быстрые сенсорные реакции легче наблюдаться1,9,10. Thigmomorphogenesis, с другой стороны, относительно трудно наблюдаться из-за его медленной реакции роста. Thigmomorphogenesis обычно наблюдается после недели или даже лет непрерывной стимуляции силы загрузки. Эта уникальная природа реакции прикасание растений затрудняет выполнение переднего генетического экрана с помощью человеческой стимуляции прикосновения руки, чтобы изолировать сенсорную силу, сигнализирующую устойчивых мутантов в надежной манере.

Чтобы выяснить путь трансдукции сигнала силы и молекулярные механизмы,лежащие в основе тигмолорфогенеза 6,11, молекулярные и клеточные биологические эксперименты были выполнены в последние6, 12,13,14. Эти исследования показали, что рецепторы сигнала силы растения в основном состоят из механочувствительных ионных каналов (MSC) и привязываемых комплексов MSC, составленных многомерными комплексами мембранно-охватывающих белков11,14 , 15. Цитоплазмический Ca2 "переходный шип генерируется в течение нескольких секунд после первоначального прикосновения. Ветер-, дождь, или gravi-стимуляции может взаимодействовать с датчиками кальция вниз по течению, чтобы преобразовать сигналы силы к ядерным событиям14,16,17,18. В дополнение к молекулярным и клеточным исследованиям, передний генетический экран с ручным прикосновением пальца растений обнаружил, что фитогормоны и вторичные метаболиты участвуют в последующей сенсорной индуцируемой (TCH) экспрессии гена после сенсорная загрузка13,19. Для примера, aos и opr320 мутантов были определены до сих пор от генетических исследований. Однако основной проблемой, связанной с применением передовой генетики при изучении тигмолорфогенеза, по-прежнему является интенсивная труд, необходимая для количественной оценки уровня сенсорной реакции и прикосновения к большой популяции генетически мутировавших отдельных растений. Трудоемкая проблема также сохраняется в руке касаясь на основе мутанта экран14,20. Например, чтобы выполнить один раунд сенсорной стимуляции, человек должен коснуться 30-60 раз (одно касание в секунду) на отдельном заводе. Для того, чтобы иметь достаточное количество растений для статистического анализа фенотипа, 20-50 отдельных растений одного генотипа, как правило, необходимы для процесса загрузки сенсорной силы. Этот режим загрузки сенсорной силы означает, что человек должен повторно выполнять 600-3000 касаний по одному генотипу выбора. Этот тип прикосновения обычно необходимо повторять от 3 до 5 раундов в день, что составляет примерно 1800-15000 палец или ватный тампон касается в день на генотип растений. Хорошо обученный человек, как правило, требуется для поддержания силы и силы нескольких касаний в пределах желательного диапазона в течение многих раундов повторения в день, чтобы избежать больших изменений в силе и силе. Как хорошо известно, что тигмоорфогенез является сатурируемым и дозозависимым процессом6,21, сила касания / сила становится критически важным для успеха в запуске сенсорной реакции растения.

Для удаления зависящей от человека сенсорной нагрузки и поддержания механического применения в приемлемом диапазоне ошибок14,мы поэтому разработали автоматическую сенсорную загрузку для замены ручных касаний. Машина имеет 4 движущихся оружия построен, каждый из которых оснащен одной человеческой щеткой для волос. Эта версия называется Модель K1, чтобы указать его особенность человеческого волоса сенсорной нагрузки. Если 4 генотипа измеряются количественно для их тигмоорфогенеза или сенсорной реакции под одной машиной, 40-48 человек на генотип может быть измерено. Каждый раунд сенсорного повторения (менее 60 раз касания на каждое растение) длится менее 5 минут с помощью движущейся скорости регулируемой роботизированной руки. Таким образом, растения на сенсорной машине Model K1 могут быть механически стимулированы в течение нескольких раундов в день либо с постоянной загрузкой сенсорной силы, либо с различными уровнями прочности, как первоначально запрограммировано.

Arabidopsis thaliana, модель растительного организма, поэтому был выбран в качестве целевого вида растений для тестирования полностью автоматического применения машины погрузки волос сенсорной силы. Потому что Есть несколько крупных семенных банков для извлечения различных зародышевых мутантов и размер цветения, Arabidopsis хорошо подходит для пространства, доступного в рост полке установлен с моделью K1 сенсорный аппарат.

Автоматическая сенсорная машина Model K1 состоит из трех основных компонентов: (1) металлическая стойка H-формы, состоящая из двух линейных приводов, (2) роботизированные металлические руки, оснащенные щетками для волос, и (3) контроллер. Для настраиваемой модели K1 сенсорной машины, каждый модуль X / Y оси состоит из одного пояса управляемых направляющий-железнодорожный, два слайд-блоков (красный) и один 57 ступенчатый двигатель (предварительно установлены и демонтированы) (Рисунок 1A,B). Верхний горизонтальный привод позволяет роботизированной металлической руке двигаться влево и вправо горизонтально, нижний вертикальный пояс-управляемый линейный привод позволяет роботизированной металлической руке двигаться вверх и вниз вертикально (Рисунок 1B, Рисунок 2A ). Четыре разъемных роботизированных оружия были установлены на вертикальном приводе(рисунок 1C, рисунок 2B). Четыре человеческие щетки для волос были связаны с четырьмя роботизированными руками, соответственно(рисунок 1C, рисунок 2B). Все механические детали для построения модели K1 сенсорный аппарат в смелый шрифт ниже отмечены на рисунке 1C (также см. таблицу материалов).

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

Protocol

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

1. Подготовка семян

ПРИМЕЧАНИЕ: Семена арабидопсис а дикий тип (Col-0), а также mkk1 и mkk2 потери функции мутантов, используемых были приобретены из Arabidopsis биологический ресурсный центр (ABRC, https://www.arabidopsis.org, Колумбус, Огайо).

  1. Рассчитайте, сколько растений каждого генотипа будет использовано для надежного статистического анализа. Подготовьте достаточное количество семян на основе скорости прорастания каждой линии, как правило, в 4-5 раз больше, чем необходимо для эксперимента. Убедитесь, что достаточное количество здоровых и равномерного размера растений могут быть использованы для сенсорного ответа ассее. Согласно этому протоколу, 300-500 семян на генотип обычно используются для производства 80-90 растений аналогичного размера.
  2. Погрузите семена в холодную воду и храните их в 4 градусах Цельсия (покрытые алюминиевой фольгой, чтобы держать в темноте) для впитывания семян. Посеять семена через 5-7 дней после впитывания.

2. Рост растений

  1. Выберите подходящую почву для роста растений (см. Таблицу материалов). Избегайте больших сгустков и смешивайте их однородно.
  2. Приготовьте 24 пластиковых стаканчика: емкость холдинга составляет 207 мл, а диаметр верхнего обода - 7,4 см. Пробурите три круглых отверстия на дне чашки для орошения.
  3. Заполните эти пластиковые стаканчики смешанной почвой. Пусть почва накапливается до 1-2 см выше, чем обод чашки и сгладить поверхность сложенной почвы мягко.
  4. Передача 24 чашки в пластиковый лоток (21 дюймов х 10,8 дюйма х 2,5 дюйма) и место лоток в постоянном состоянии света (см. ниже).
  5. Добавьте 2,5 л воды в каждый лоток за два часа до посева семян. Пусть почва поглощать воду из отверстий, расположенных на дне чашки и ждать поверхности почвы, чтобы упасть на уровень края чашки.
  6. Посеять 3-4 семян в одном месте, и 4 равномерно распределенных пятен в чашке.
  7. Поместите прозрачную пластиковую крышку над каждым подносом, и пусть семена прорастают в течение недели. Затем снимите крышку и дайте рассаду расти еще неделю.
  8. Удалить дополнительные растения путем истончения и держать 4 растений лиц аналогичного размера в каждой чашке 9-10 дней после посева семян.
  9. Орошать растения с 1,5 л воды через день после прорастения семян.

3. Состояние роста

  1. Установите температуру камеры роста на уровне 23,5 и 1,5 градуса по Цельсию, а влажность между 35 и 45%.
  2. Установите интенсивность света между 180 и 240 йЕзм-2-1 (измеряется IL 1700 научно-исследовательский радиометр, Международный свет)14. Фотосинтетическое активное излучение составляет от90 до 120 -0 -2 -1 .
  3. Установите состояние света, чтобы быть 24 ч постоянной.

4. Конструкция сенсорной погрузочной машины

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот роботизированный волос сенсорной загрузки машины (Модель K1) предназначен для служить целям как сенсорной силы сигнализации мутантов скрининга и завода thigmomorphogenesis поколения (Рисунок 1, Рисунок 2).

  1. Предустановки модулей (неизменяемые, Рисунок 1C)
    1. Установите два слайд-блока (I) и один 57-ступенчатый двигатель (II) на модуль направляющих-железнодорожных x/Y оси (III/V).
    2. Установите два слайд-блока (I) на вспомогательную балку X/Y (IV/VI).
  2. Установка других механических деталей(рисунок 1C)
    1. Исправьте модуль направляющего поговора X (III) и вспомогательную балку X,1, собрав две перекрестные пластины (VII) на каждом конце направляющей железной дороги.
    2. Зафиксите модуль y оси направляющий-железнодорожный модуль (V) на dorsal 2 блоков скольжения (X оси) в пересечении положения путем собирать 2 плиты соединения (VIII) между.
    3. Зафиксите вспомогательную балку Y оси (VI) на замке двух других блоков слайдов (X оси) в положении пересечения, собрав две пластины соединения (VIII) между ними.
    4. Соберите держатель оружия робота (IX) на передней части двух блоков слайда (Y оси) в положении пересечения с пропускной пластиной (рисунок2A).
    5. Соберите 4 щетки для волос (X) на руки робота (IX) с зажимами (рисунок2B).

5. Настройка погрузочной машины Touch-Force

ПРИМЕЧАНИЕ: Все параметры управления для установки модели K1 сенсорный аппарат в смелых шрифтнижениже ниже показаны в панели управления (Рисунок 2F).

  1. Установите сенсорные щетки для волос на роботизированные руки. Используйте 330 мм длиной стальной линейки в качестве держателя, чтобы исправить один слой человеческих волос (3600-4600 волос / щетки) равномерно. Длина волос 126 мм(рисунок 1С).
  2. Закрепите эти стальные линейки на роботизированные руки с двумя металлическими зажимами.
  3. Сначала установите высоту пулеметных рук вдоль вертикального измерения (оси Y). Нажмите Jog F, чтобы поднять и Jog R- снизить роботизированные руки и кисти. Пусть кончик щетки волос 0,5 см ниже, чем обод чашки. Нажмите на нулевой набор. Предварительно запустить машину 1-2 циклов, чтобы убедиться, что все люди завода в настоящее время коснулся. Отрегулируйте и откалибруйте щетки и кончики волос на один аж каждый день в течение всего трогательного периода.
  4. Используйте электронную шкалу для измерения силы касания (вертикальная загрузка) и поддержания уровня сенсорной силы на уровне 1-2 мН14.
  5. Установите исходное положение пулеметных рук вдоль горизонтального измерения (x ось) вручную. Разрешить щетки для волос, чтобы повесить на краю каждого лотка и убедитесь, что ни одно растение в настоящее время коснулся до трогательного эксперимента начинается. Нажмите Jog F /Jog R- для перемещения машины руку горизонтально мало-помалу, чтобы установить исходное положение.
  6. Установите расстояние путешествия щетки для волос в горизонтальном измерении (X ось) до 365 мм, нажав кнопку Путешествия. Пресс Инк F /Inc. R- для перемещения оружия машины, чтобы получить полное расстояние путешествия и обеспечить, чтобы все обработанные растения в настоящее время коснулся в течение всего трогательного эксперимента.
  7. Установите скорость движения вдоль оси X пулемета на 5000 мм/мин, нажав кнопку Автоматической скорости. Сохраняйте ту же скорость движения в течение всего эксперимента касания.
  8. Установите время касания в 20 пробах, нажав кнопку Малого цикла. Держите одинаковое количество касаний за раунд в течение всего эксперимента касания.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Один малый цикл равен двум расстояниям путешествия, что означает, что пулеметные руки будут перемещаться от исходного положения к конечному положению, а затем обратно в исходное положение. Один незначительный цикл генерирует два касания. Волосы щетки коснуться растений 40 раз в течение 20 испытаний (2 касания х 20 испытаний и 40 касаний). 40-касание определяется как один раунд сенсорной нагрузки силы.
  9. Установите интервал повторения сенсорного раунда на 480 минут в день, нажав кнопку Основной период. Сохраняйте ту же частоту сенсорных раундов в течение всего эксперимента касания.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это позволяет щетки для волос прикасаться к растениям в течение 3 раундов в день, и интервал времени между каждым раундом составляет 480 мин (8 ч). Отображенный синий номер означает интервалвремени каждого раунда касания. Машина запустит новый раунд касания автоматически, когда обратный отсчет ниже (красное число) превратится в 0000.
  10. Установите основной цикл на 12 испытаний, что означает, что машина будет касаться растений в течение 12 раундов в течение 4 дней автоматически. Эта настройка из 12 проб используется, чтобы избежать человеческой ошибки в пропуске дня прикосновения.
  11. Нажмите кнопку «Пуск», чтобы инициировать заранее установленную программу. Сенсорная машина Model K1 автоматически выполняет загрузку сенсорной силы в соответствии с настройками.

6. Сбор и анализ физиологических данных

  1. Дни к Bolting: Запишите болтами день каждого завода индивидуально в пределах касатьясь эксперимента. Болтинг является символом того, что растение меняет свою стадию роста от вегетативной фазы к репродуктивной фазе. В Arabidopsis, болтами день определяется как количество дней, используемых растением, чтобы его первый соцветия стволовых достичь 1 см в длину.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Под состоянием роста описано выше, болтовые растения дикого типа обычно инициирует от 19 до 23 дней после посева семян и заканчивается в 28-32 дней.
  2. Радиус розетты: Измерьте расстояние от центра розетки до кончика самого длинного листа.
    1. Сфотографируйте весь лоток сверху. Сфотографируйте контрольную группу и группу сенсорной обработки по отдельности.
    2. Скачать соответствующее программное обеспечение. Например, используйте бесплатно загруженное программное обеспечение ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/download.html).
    3. Откройте файл фотографий, используйте функцию масштабирования, чтобы увеличить изображение фотографии до соответствующего размера.
    4. Выберите прямой инструмент, чтобы провести прямую линию между центром розетки и кончиком длинного листа для измерения радиуса розетки.
    5. Выберите одно растение и нажмите левую кнопку, чтобы нарисовать прямую линию от центра розетки до самого длинного кончика листа.
    6. Выберите функцию Анализ-Мера или нажмите Ctrl m для анализа расстояния линии.
    7. Выберите одну чашку и повторите предыдущие два шага, чтобы проанализировать диаметр каждого пластикового стаканчика в то же время. Используйте эти данные для выполнения расчета для устранения предубеждений, возникающих в результате фотосъемки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Уравнение:
      Ra/Da r m/Dm
      (Ra, фактический радиус Розетта растения; Da, фактический диаметр пластикового стаканчика; Rm, измеренный радиус Розетта того же завода, определяемый программным обеспечением; Dm, измеренный диаметр пластиковой чашки, которая используется для выращивания того же растения)
  3. Розеттская область: Измерьте горизонтальную 2-мерную площадь поверхности листьев розетки.
    1. Удалите соцветия, не затрагивая остальные органы розетки.
    2. Сфотографируйте с верхней части каждого растения вместе с линейкой масштаба, расположенной неподалеку.
    3. Используйте один бесплатный плагин ImageJ, Розетт Tracker и следовать протоколу, опубликованному ранее22.

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

Results

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

Автоматическая машина погрузки касания волос
Для наблюдения морфологических изменений на растениях, как воспроизводимые условия роста и методы лечения являются ключевыми для получения повторяемых результатов. Эта высокопроизводительная и автоматическая сенсорная сигнализация мутанта достигается за счет недавно построенной машины погрузки прикосновений для волос, Модели K1(рисунок 1, Рисунок 2). Эти щетки для волос могут коснуться максимум 4 л...

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

Discussion

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

Thigmomorphogenesis является сложной реакции роста растений на механические возмущения, которая включает в себя сеть клеточной сигнализации и действия фитогормонов. Это следствие адаптивной эволюции растений, чтобы выжить в нежелательных условиях окружающей среды25,26. Механическое прикосновение, особенно прикосновение человеческого пальца и ручной ватный тампон прикосновение, были выбраны для изучения этого морфологического изменения в ранее thigmomorphogenetic ...

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

Disclosures

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

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgements

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

Это исследование было поддержано следующими грантами: 31370315, 31570187, 31870231 (Национальный научный фонд Китая), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 RGC (Гонконг). Авторы хотели бы поблагодарить Ju Feng Точности и автоматизации технологии Limited (Шэньчжэнь, Китай) за их предложение нескольких схем, показанных на рисунке 1.

Авторы также хотели бы поблагодарить С. К. Ченга и В. К. Ли за их вклад в развитие сенсорной погрузочной машины.

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4 щетки для волоспо индивидуальному заказу
4 роботизированные руки с одним держателемпо индивидуальному заказудержатель длиной 1000 мм и длина робота 560 мм
шаговый двигатель 57 шаговый двигатель57HS22-A Универсальная
почва для горшковPlantmate, Гонконг
Семена растений ArabidopsisБиологические ресурсные центры Arabidopsis, Колумбус, ОгайоДля приобретения семян арабидопсиса
BIO-MIX горшечный субстратJiffy Products International BV, Нидерланды1000682050Для выращивания арабидопсиса были смешаны две почвы. Соотношение всех целей горшечной почвы и  BIO-MIX - это
исследовательский радиометр 1:2 IL 1700International Light, Ньюберипорт, МассачусетсМожно измерять интенсивность света как полноволнового, так и фотосинтетического активного излучения.
ImageJhttps://imagej.nih.gov/ij/download.htmlБесплатно загруженное программное обеспечение
Ju Feng Precision and Automation Technology LimitedШэньчжэнь, КитайДля линейных приводов с ременным приводом и других механических модулей приобрести
Соединительная пластина скользящего блокаДля крепления Y-образного направляющего модуля или Y-образной вспомогательной балки на задних сторонах скользящих блоков
Соединительная пластина оси X модульпо индивидуальномузаказу Для соединения модуля направляющей X и вспомогательной балки
X Блок
WDT4045 Модуль843 мм, по индивидуальному заказуПредустановлен с двумя блоками скольжения и одним 57 шаговым двигателем
WDT4045 модулем1038 мм, по индивидуальному заказуПредустановлен с двумя скользящими блоками и одним 57 шаговым двигателем
Вспомогательная балка оси X843 мм, по индивидуальному заказуПредустановленная с двумя скользящими блоками
скольжения направляющей по оси X направляющей по оси Y Вспомогательная балка по оси Y 1038 мм, по индивидуальному заказу Предустановленная с двумя скользящими блоками

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation with special reference to Bryonia dioica. Planta. 114, 143-157 (1973).
  2. Vandenbrink, J. P., Kiss, J. Z., Herranz, R., Medina, F. J. Light and gravity signals synergize in modulating plant development. Frontiers in Plant Science. 5, 563(2014).
  3. Hashiguchi, Y., Tasaka, M., Morita, M. T. Mechanism of higher plant gravity sensing. American Journal of Botany. 100, 91-100 (2013).
  4. Salisbury, F. B. The Flowering Process. , Macmillan. New York. (1963).
  5. Darwin, C. The Power of Movement in Plants. , Appleton. New York. (1881).
  6. Chehab, E. W., Eich, E., Braam, J. Thigmomorphogenesis: a complex plant response to mechano-stimulation. Journal of Experimental Botany. 60, 43-56 (2008).
  7. Telewski, F. W., Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: anatomical, morphological and mechanical analysis of genetically different sibs of Pinus taeda in response to mechanical perturbation. Physiologia Plantarum. 66, 219-226 (1986).
  8. Vogel, M. Automatic precision measurements of radial increment in a mature spruce stand and interpretation variants of short term changes in increment values. Allgemeine Forst-und Jagdzeitung. , Germany. (1994).
  9. Braam, J. In touch: plant responses to mechanical stimuli. New Phytologist. 165, 373-389 (2005).
  10. Jaffe, M. J., Leopold, A. C., Staples, R. C. Thigmo responses in plants and fungi. American Journal of Botany. 89, 375-382 (2002).
  11. Telewski, F. W. A unified hypothesis of mechanoperception in plants. American Journal of Botany. 93, 1466-1476 (2006).
  12. Gutiérrez, R. A., Ewing, R. M., Cherry, J. M., Green, P. J. Identification of unstable transcripts in Arabidopsis by cDNA microarray analysis: rapid decay is associated with a group of touch-and specific clock-controlled genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 11513-11518 (2002).
  13. Lee, D., Polisensky, D. H., Braam, J. Genome-wide identification of touch-and darkness-regulated Arabidopsis genes: a focus on calmodulin-like and XTH genes. New Phytologist. 165, 429-444 (2005).
  14. Wang, K., et al. Quantitative and functional posttranslational modification proteomics reveals that TREPH1 plays a role in plant touch-delayed bolting. Proceedings of the National Academy of Sciences United States of America. 115, 10265-10274 (2018).
  15. Hamilton, E. S., Schlegel, A. M., Haswell, E. S. United in diversity: mechanosensitive ion channels in plants. Annual Review of Plant Biology. 66, 113-137 (2015).
  16. Knight, M. R., Campbell, A. K., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium. Nature. 352, 524(1991).
  17. Toyota, M., Furuichi, T., Tatsumi, H., Sokabe, M. Cytoplasmic calcium increases in response to changes in the gravity vector in hypocotyls and petioles of Arabidopsis seedlings. Plant Physiology. 146, 505-514 (2008).
  18. Knight, M. R., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Wind-induced plant motion immediately increases cytosolic calcium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 4967-4971 (1992).
  19. Braam, J., Davis, R. W. Rain-, wind-, and touch-induced expression of calmodulin and calmodulin-related genes in Arabidopsis. Cell. 60, 357-364 (1990).
  20. Chehab, E. W., Yao, C., Henderson, Z., Kim, S., Braam, J. Arabidopsis touch-induced morphogenesis is jasmonate mediated and protects against pests. Current Biology. 22, 701-706 (2012).
  21. Telewski, F. W., Pruyn, M. L. Thigmomorphogenesis: a dose response to flexing in Ulmus americana seedlings. Tree Physiology. 18, 65-68 (1998).
  22. De Vylder, J., Vandenbussche, F. J., Hu, Y., Philips, W., Van Der Straeten, D. Rosette tracker: an open source image analysis tool for automatic quantification of genotype effects. Plant Physiology. , (2012).
  23. Clark, T., Bradburn, M., Love, S., Altman, D. Survival analysis part I: basic concepts and first analyses. British Journal of Cancer. 89, 232(2003).
  24. Bradburn, M. J., Clark, T. G., Love, S., Altman, D. Survival analysis part II: multivariate data analysis–an introduction to concepts and methods. British Journal of Cancer. 89, 431(2003).
  25. Jaffe, M., Forbes, S. Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants. Plant Growth Regulation. 12, 313-324 (1993).
  26. Kutschera, U., Niklas, K. J. Evolutionary plant physiology: Charles Darwin’s forgotten synthesis. Naturwissenschaften. 96, 1339(2009).

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

ThigmomorphogenesisTouch Force SignalingArabidopsis ThalianaAutomatic Touch MachineRobotic Arm Hair BrushMutant Screen ProtocolBolting Delay AnalysisRosette Area MeasurementCox Hazards ModelMechanical Force Loading

Related Articles