Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

הקרנת תפוקה למחצה גבוהה לבצורת סובלנות פוטנציאלית בחסה ( Published: April 17, 2015 doi: 10.3791/52492

Protocol

1. נטיעה

  1. מלא מגשי תקע (128 תא; 28 x 54 סנטימטר עם תאים 3 סנטימטר מרובע ו -5 סנטימטרים עומק) עם תערובת אדמת תקע. כדי לסייע במילוי אחיד של תאים לדחוס אדמה בכל מגש באמצעות מגש תקע ריק.
  2. זרעי צמח החסה ¼ אינץ 'בעומק 2-3 זרעים בכל תא. צמח כל הקווים הניסיוניים במגשים משוכפלים לספק גם הבצורת הדגישה ומגשי שליטה למשפט הבצורת.
  3. מניחים מגשי תקע מגש בסיס ללא חורים.
  4. מגשי מים וכיסוי עם מגש הפוך או כיפת פלסטיק. נביטה בדרך כלל מתרחשת בשעות 48-72. לאחר הנביטה להסיר את הכיסוי ולעבור מגשים לחממה.
    הערה: פרוטוקול זה גם יכול להיות מבוצע בתאי גידול.

2. צמיחה והצמח Care

  1. מגשי מים לפי צורך 1-4 שבועות לאחר נביטה, בדרך כלל זה 2-3 פעמים בשבוע, על ידי מילוי מגש תחתון ומאפשר לאדמה להיות רווי (~ שעה 1) קרני לשבת לתקופה ממושכתים במים כמו זה עלול להשפיע לרעה על בריאות צמחים ופיתוח שורש ועשוי להשפיע על המסך בצורת.
  2. לדשן פעם בשבוע עם מגשי דשן מסיס מסחרי 20-20-20 מעורבים בשיעור של 1.5 כפית / גל.
  3. מגשים דקים למפעל אחד לכל 1-2 שבועות תא לפרסם נביטה.

מתח 3. ייזום הבצורת

  1. כאשר הצמחים הם מגשים נפרדים ארבעה שבועות ל -2 קבוצות. קבוצה אחת בכפוף ללחץ חמור במים. השתמש במגשים האחרים כמו להשקות היטב בקרות. להשקות את קבוצת הביקורת כמו בשלב 2.1 לאורך כל הניסוי. בתחילתו של לחץ הבצורת להשעות דישון כל המגשים לשארית הניסוי.
  2. תקופת הבצורת הניסיונית מתרחשת על פני שבוע אחד. ביום הראשון של משפט מתח הבצורת (יום 0) למלא את כל המגשים הנמוך עם מים ולאפשר האדמה במגשי התקע להפוך רוויה באופן מלא ולאחר מכן לנקז מים ממגשים. להרוות את האדמה מייד לפני תחילתו של tהוא תקופת המתח תעזור למזער כל שינוי בלחות קרקע בין תאים בודדים במגשי התקע.

4. ניצוח מסך מתח בסיסי הבצורת עם פרמטרים כדי להימדד

הערה: השלבים הבאים מתארים כיצד לאסוף שלוש מדידות פיסיולוגיות שיירשמו במהלך מסך הבצורת ואילו טבלת 1 מספק לוח זמנים של המדידות שנלקחו בכל יום של תקופת ניסיון הבצורת לחץ.

  1. מדוד את תוכן העלה יחסית מים (RWC) על 0 ימים, 2, 4 למשפט.
    1. קליפ צמח חסה מהמגש ולהסיר 2 עלים.
    2. אגרוף 3 דיסקים מכל עלה באמצעות מקדח # 9 פקק (~ קוטר 1.6 סנטימטרים). לשלב אגרופים עלה כמדגם אחד.
    3. לשקול את דיסקי העלה, זה הוא ערך משקל הטרי (FW) המשמש לחישוב RWC, ואז למקם את התקליטורים בצלחת פטרי.
    4. מוסיף מים מזוקקים מספיק רק לצלחת לכלow כל דיסקי העלה לצוף. זה מימה מלאה דיסקי העלה לאסוף משקולות עכורות לניתוח RWC. לאפשר לדיסקי העלה לצוף במשך 24 שעות בRT.
    5. הסר את הדיסקים עלה עכשיו hydrated באופן מלא מהצלחות ועדינות לייבש את החלק החיצוני של הדיסקים עלה עם מגבות נייר לפני שקילת הדיסקים. להקליט משקלים כמשקל עכור (TW) לחישוב RWC.
    6. דיסקי עלה מקום במעבדת נייר לנגב או דיסק נייר סינון בצלחת פטרי פתוחה ויבשים באינקובטור ב 55 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות.
      הערה: הנייר מונע דיסקים עלה מהקפדה על צלחת פטרי במהלך ייבוש.
    7. לשקול דיסקי עלה יבשים ומשקלי שיא כיבשים (DW) לחישוב RWC.
    8. לחשב RWC באמצעות הנוסחה של Weatherley כפי שתוארה על ידי חכם וינגהאם 11,12.
      RWC = (FW-DW / TW-DW) * 100
      FW = משקל טרי, TW = משקל עכור, = משקל יבש DW
    9. חזור על שלב 4.1 עבור כל germplasm וטיפול במשפט.
  2. רשום את המפעל נובל תחילת פעם ביום ביום 1 במשפט מתח הבצורת וכלה כאשר צמחי 100% נבולים, בדרך כלל יום 4 או 5.
  3. שלב התאוששות וצמיחת ההפרש
    1. ביום 6, להסיק תקופת הבצורת המתח והצמחים הדגישו להזין את שלב ההתאוששות של המשפט. למלא את המגשים הנמוך במים ולאפשר למגשים-הדגיש הבצורת להשרות למשך 24 שעות לפני חידוש לוח הזמנים השקיה הסטנדרטי, צעד 2.1, כמגשי שליטה.
    2. לאפשר לכל הצמחים להתאושש במשך 10 ימים.
    3. בשעת 10 בימים שלאחר הבצורת המתח למסוק כל מעל חלק קרקע של כל צמח ולהקליט את המשקל הטרי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

בעת ביצוע מסך גדול כדי להפריד אוכלוסייה על ידי התכונה הניסיונית הרצויה, במקרה של תגובת הבצורת לחץ פרוטוקול זה, נתונים שנוצר במקביל להיות מגוון ממאוד להדגיש רגישים סבירה הבצורת סובלנית וכל הנקודות בין. איור 1 מכיל גרפים המייצגים את סוג התוצאות שניתן לצפות מפרוטוקול זה. זני נציג של שלושה סוגים שונים חסה (חסה (cos), crisphead, וbutterhead) נכללים בנתונים מוצגים. בעוד הנתונים מייצגים רק שלושה סוגי חסה מוצגים כאן פרוטוקול זה פותח במהלך ההקרנה של אלפי germplasm חסה ותרד על פני רוב הסוגים. בנוסף לשלושה סוגי החסה אמור בפרוטוקול זה נוצל בהצלחה למסך עלה אדום וירוק וגזע סוג חסה יחד עם germplasm ממיני serriola Lactuca קשור קשר הדוק כמו גם שאינו קשור leתרד ירקות ירוק afy. החוקרים השתמשו בנתונים שנוצרו באמצעות פרוטוקול זה כדי לצמצם אוסף חסה של מעל 4,000 למאגר מועמדים של 200 סוגי חסה לניסויי שדה.

איור 1
1. נתונים נציגי תוצאות איור מוצגים הוא נציג של שלוש מדידות פיסיולוגיות כלול בפרוטוקול זה לשלושה סוגי חסה, כולל חסה (cos, ROM), crisphead (CRSP), וbutterhead (אבל). () אחוז של צמחים ש הם נבלו בכל יום בתקופת הבצורת הלחץ של המשפט, המתחיל ביום 1, נרשם עד שכל הצמחים להגיע ל -100% נבולים. תכולת מים (B) ליף יחסי נמדדה בימים 0, 2, ו -4 -D משקל: שליטה (C) של צמחים לאחר תקופת הבצורת לחץ והתאוששות 10 יום מראים ההפרש צמיחה עקב: הבצורת מתח, -C.הבצורת לחץ. ברים שגיאה מייצגים סטיית תקן. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
2. מגשי נציג איור ותרשימי דוגמא שתילה (A ו- B) מגשי דוגמא להראות את תגובת הבצורת המתח ביום 3 של ניסוי תוך שימוש בפרוטוקול זה, בהשוואה למגשי שליטה. (C ו- D) דיאגרמות מגש אלה מייצגים את מגשי התוספת 128 משמשים מראים שתי שיטות נטיעה מנוצלות בפרוטוקול זה. השוליים החיצוניים של המגשים (אפור תאים מוצלים) צריכים להיות נטועים, אך לא מנוצלים לדגימות ניסוי, בשל הנטייה של תאי הקצה לייבוש במהירות רב יותר מאשר תאים פנימיים.

יום 0 1 2 3 4 5 6
RWC-FW X X X
נובל X X X X (X) (X)
לעכב מים X
קורות חיים השקיה X

לוח הזמנים 1. טבלה של תקופת הבצורת לחץ. מים המנוכים מניסיונימגשים המתחילים ביום 0 של המשפט והשקית קורות חיים ביום 6. דוגמאות טריות למדידות תוכן מים ביחס עלה נלקחים בימים 0, 2, 4, ואת אחוז הצמחים נבול נרשם תחילת יומית ביום 1 וממשיך עד 100 % מצמחים נבולים, בדרך כלל יום 4, אבל עשוי להאריך את יום 5 או אפילו 6.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

שיקולים של מספר מדגם למסך.

מספר הדגימות הדרושות צריך להיות מבוסס על השימוש הרצוי של נתונים מהמסך הזה. אם תוצאות באיכות הפרסום הן רצויים מומלץ למסוק 3 צמחים בודדים (3 משכפל ביולוגי) מכל שורה ולבצע מינימום של 2 משכפל ניסיוני לתת נקודות נאותות לניתוח סטטיסטי באיכות. אם התוצאה הרצויה היא פשוט כדי לצמצם במהירות מאגר גדול של germplasm המועמד על מנת לבצע ניסויים במים מתח מחמירים יותר או מורכבים, פחות דגימות ומשכפל או עשוי להיות נחוץ. מספר הדגימות הנדרשות צריך להיות מוכרע בזמן השתילה.

פריסת שתילה ושיקולים של ייבוש קרקע במגשים.

שיקול אחד חשוב מאוד הוא שהאדמה בתאים בקצה של מגש התקע תתייבש במהירות רבה יותר מאשר תאים וטיפול פניםיש לנקוט כדי למנוע הטיה בתוצאות על ידי קצירת רק צמחים מפן המגש (איור 2). קצירת רק צמחים מהתאים הפנימיים צפוי להשפיע על פריסת השתילה של המגש. במהלך המסך שבפרוטוקול זה פותח בין 3 ל 6 germplasm הייחודי ניטע למגש תקע יחד עם זנים שליטת חסה. אחד האתגרים של בדיקות סקר לסובלנות הבצורת ביבול מיוחד הוא לעתים קרובות לא קיים germplasm סובלני או רגיש מתח ידע לשימוש שולט חיובי או שליליים. כאשר אין שליטה חיובית או שלילית זמינה כבפיתוח של פרוטוקול זה השימוש בgermplasm סטנדרטי בכל הניסויים מאפשר לרמה בסיסית של בקרה פנימית על השתנות של תנאים במהלך כל מסך. מספר germplasm שונה שיכולים להיות נטוע באופן ישיר תורמים למהירות שבה יכול להיות מוקרנת אוסף germplasm, אך מוגבל במספר הצמחים הדרוש לEACמדידת h נלקחה במהלך המשפט. על ידי הגבלת מספר germplasm הייחודי בכל מגש לבין 3 ל 6 כל החסה יכולה להיות נטוע בשני מקומות שונים בכל מגש והבטיח כי לא חסה נטועה בתאים חיצוניים בלבד. שיקול נוסף הוא ששונות בקצב צמיחה וגודל צמח בקרב germplasm עלולות להוביל לשיעור מופחת של ייבוש קרקע בתאים המכילים זנים קטנים. זה עלול תוצאות הטיה לכיוון של זנים קטנים להיות מעל מיוצג בקרב germplasm הבצורת סובלנית פוטנציאל משכו מהמסך הזה, אבל לא נראה שזה יהיה המקרה המבוסס על התוצאות שנצפו. יתר על כן, השימוש במתודולוגיות המשניות מחמירות ללמוד germplasm המועמד מפרוטוקול זה צריך לאשר או להפריך את התוצאות הללו.

חשיבותה של עקביות בתצפית של קמילה.

הבקרה של מתקנים לנבילה צריכה להתבצע באותוזמן מדי יום כדי למנוע תנודות קטנות במראה של לחץ צמח, נצפה לנבול כ, סביר להניח שנגרם על ידי תנודות טמפרטורה ולחות הנמצאות בחממה, כמו גם רגולציה היממה של הפיוניות. כמו כן, יהיה להיות עקבי כאשר הבקיע צמחים נבולים כאו לא בטוח. הקמת מערך של הנחיות בלנבול ניקוד חשוב במיוחד אם אנשים רבים יהיו ביצועי המסך כדי להבטיח תוצאות עקביות. הסף המשמש לפרוטוקול זה הוא כל העלים של הצמח חייבים להיות נבולים להבקיע המפעל כמו שנבל.

בחירה של פרמטרים שנמדדה.

הפרמטרים שנמדדו בפרוטוקול זה נבחרו מבוסס על התועלת שלהם בזיהוי לחץ מים יחד עם יכולת ההתאמה של המדידות למערכת תפוקה למחצה גבוהה תוך ניצול עבודה זמינה מינימאלית. מדידות רבות אחרות יכולות להיות מועילות מאוד בזיהוי הבצורת לחץ (למשל., פעילות פוטוסינתזה, צמיחת שורש, מוליכות הפיוניות ...), ועל סמך האופי של המסך שיבוצע (כלומר, מספר germplasm משמש, מספר החזרות, שיעור התפוקה הרצוי ...) בקלות יכולים להיות משולב פרמטרים אחרים למסך הזה.

תגובות על השימוש בתוצאות פרוטוקול.

אוספי USDA מכילים מעל 4,000 germplasm חסה פרטני הנמצא מספר שעושה ניסויים בתחום המשלבים את כל germplasm מעשי. פרוטוקול זה פותח במטרה בודדת לאפשר מספר קטן מאוד של חוקרים (1-2 אנשים) להקרין את אוספי USDA לסובלנות הבצורת פוטנציאלית. באמצעות השימוש בשיטות אלה האוסף USDA צומצם ל -200 זנים אשר לאחר מכן שמשו בניסויי שדה שיכול לשכפל באופן הדוק יותר תנאי הבצורת לחץ. פרוטוקול זה משמש גם כדי לצמצם אוכלוסייה של מעל 400 germplasm תרד ל -40 לשימוש בtria השדהls. פרוטוקול זה לבד לא צריך להיחשב מספיק כדי לזהות ברמה גבוהה של הוודאות כי germplasm מכילה הבצורת סובלנות עמידה בתנאי מים לחץ שדה, אלא פשוט יכול לשמש ככלי לסינון במהירות לסובלנות מתח פוטנציאלי תחת גירעון מים בתנאים מסך מהיר ויעיל תוך ניצול מספר גדול של germplasm.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
plug tray 128 T.O. Plastics
Hummert International
11-8595-1 Any brand plug tray will work, but use the same style of trays for all trials.
lower tray (Display tray) T.O. Plastics
Hummert International
11-3305-1
plug/planting mix (Sunshine Mix #5) Sunshine
Hummert International
10-0467-1 A different mix may need to be substituted if adapting this protocol to a different crop.  Sunshine mix #4 was used in spinach trials.
fertilizer (20-20-20) Jack's: Professional water-soluble fertilizer
Hummert International
07-5915-1 Any fertilizer can be used, adjust type as needed for adapting this protocol to specific crop needs.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dijk, A. I. J. M., et al. The Millennium Drought in southeast Australia (2001–2009): Natural and human causes and implications for water resources, ecosystems, economy, and society. Water Resour. Res. 49, (2013).
  2. Aghakouchak, A., Feldman, D., Stewardson, M. J., Saphores, J., Grant, S., Sanders, B. Australia’s Drought: Lessons for California. Science. 343, 1430 (2014).
  3. Tolomeo, V. California Agricultural Statistics 2012 Crop Year. USDA National Agricultural Statistics Service Pacific Regional Office-California. , http://www.nass.usda.gov/Statistics_by_State/California/Publications/California_Ag_Statistics/Reports/2012cas-all.pdf (2013).
  4. Cavagnaro, T., et al. Climate Change: Challenges and Solutions for California Agricultural Landscapes. White paper CEC-500-2005-189-SF. California Climate Change Center. , Available from: http://www.energy.ca.gov/2005publications/CEC-500-2005-189/CEC-500-2005-189-SF.PDF (2005).
  5. Lobell, D. B., Gourdji, S. M. The Influence of Climate Change on Global Crop Productivity. Plant Physiol. 160, 1686-1697 (2012).
  6. Jackson, L. E., Stivers, L. J. Root distribution of lettuce under commercial production: implications for crop uptake of nitrogen. Biological Agriculture and Horticulture. 9, 273-293 (1993).
  7. Jackson, L. E. Root architecture in cultivated and wild lettuce (Lactuca spp). Plant. Cell and Environment. 18, 885-897 (1995).
  8. Malcom, S., Marshall, E., Aillery, M., Heisey, P., Livingston, M., Day-Rubenstein, K. Agricultural Adaptation to a Changing Climate: Economic and Environmental Implications Vary by U.S Region. USDA Economic Research Service. Economic Research Report Number. 136, Available from: http://www.ers.usda.gov/media/848748/err136.pdf (2012).
  9. Chaves, M. M., Maroco, J. P., Pereira, J. S. Understanding plant responses to drought- from genes to the whole plant. Funct. Plant Biol. 30, 239-264 (2003).
  10. Ingram, J., Bartels, D. The Molecular Basis of Dehydration Tolerance in Plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 47, 377-403 (1996).
  11. Weatherley, P. E. Studies in the water relations of the cotton plant. I. The field measurement of water deficits in leaves. New Phlytol. 49, 81-97 (1950).
  12. Smart, R. E., Bingham, G. E. Rapid Estimates of Relative Water Content. Plant Physiol. 53, 258-260 (1974).

Tags

מדעי הסביבה גיליון 98 חסה, הבצורת מים-מתח א-ביוטי-מתח תכולת מים היחסית
הקרנת תפוקה למחצה גבוהה לבצורת סובלנות פוטנציאלית בחסה (<em&gt; Sativa Lactuca</em&gt; אוספים germplasm)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Knepper, C., Mou, B. Semi-HighMore

Knepper, C., Mou, B. Semi-High Throughput Screening for Potential Drought-tolerance in Lettuce (Lactuca sativa) Germplasm Collections. J. Vis. Exp. (98), e52492, doi:10.3791/52492 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter