Summary
نقدم هنا، على بروتوكول لدراسة سلوك نمو النبات وخاصة تعمل بطريقة استنساخه. نعرض كيفية تقديم متغير وفي نفس الوقت الشروط الخفيفة مستقرة. تحليلات سليمة تعتمد على إعداد عينة كافية والتقييمات الإحصائية صحيحة.
Abstract
علماء الأحياء النباتية غالباً ما تحتاج إلى مراقبة سلوك نمو تلك الأنواع المختارة. وتحقيقا لهذه الغاية، تحتاج النباتات ثابت الظروف البيئية ومستقرة الخفيفة، التي المتغير يفضل في كمية ونوعية بحيث يمكن إجراء دراسات تحت الأجهزة المختلفة. هذه الشروط المناخية الدوائر تتميز بأضواء الثنائيات (الصمام) التي ينبعث منها قدر الخفيفة، والتي يمكن-على النقيض من مصابيح الفلورسنت – تعيين لأطوال موجية مختلفة. المصابيح هي الطاقة المحافظة وتنبعث منها تقريبا لا الحرارة حتى في كثافة الضوء، التي غالباً ما تشكل مشكلة مع مصادر الضوء الأخرى. ويوفر البروتوكول عرضت إرشادات خطوة بخطوة كيفية برنامج دائرة مناخية مجهزة بأضواء LED متغير، فضلا عن وصف عدة نهج لتحليل معمقة للنمو تعمل. اعتماداً على طريقة إعداد تجريبية يمكن ملاحظة الخصائص المختلفة للنباتات المتنامية وتحليلها. هنا ونحن تصف كيفية تحديد الوزن الطازج وأوراق المنطقة ونشاط التمثيل الضوئي وكثافة ستوماتال. علينا أن نظهر أنه من أجل الحصول على بيانات موثوق بها واستخلاص استنتاجات صحيحة إلزامية لاستخدام عدد كاف من الأفراد للتقييم الإحصائي. أخذ النباتات قليلة جداً لهذا النوع من تحليل النتائج في أخطاء إحصائية عالية، وبالتالي في أقل تفسيرات واضحة للبيانات.
Introduction
وقد أعطيت التمويل الحي النموذجي للباحثين مصنع عصر الجزيئية لأكثر من عقدين. خصائص عدة تجعل هذا ممثل الأسرة كرنب صغير مرشح مثالي للدراسات الوراثية والجزيئية: يحتوي جينوم صغيرة نسبيا مع الكروموسومات خمسة فقط (بالمقارنة مع مثل نيكوتيانا tabacum مع الكروموسومات 24) و كان تسلسل الجينوم تماما في عام 20001. (أ) التمويل يمكن تعديلها بسهولة وراثيا ب العدوى المتبعة 2 وقابلة حتى أحدث الأدوات الوراثية مثل كريسبر/Cas3. ولو صغيرة، دورة نمو سريعة بما يكفي لجعل التجارب البيوكيميائية الممكنة حيث هناك حاجة إلى كمية أكبر من المواد. النباتات تنمو على لوحات أجار أو على التربة، وحتى يمكن زراعتها كثقافات السائل4. يمكن زراعة نبات في الخزائن التي تسيطر عليها مناخياً، مثلاً من بيرسيفال، في الدوائر المناخية أو في البيوت الزجاجية. ليتمكن من مقارنة نمو السلوك وتحليل تعمل طفرات من المهم توفير استنساخه وفي نفس الوقت النمو مرونة شروط5. استناداً إلى المشكلة العلمية التي ستعالج واحدة قد تحتاج إلى درجات حرارة مختلفة وظروف الإضاءة المستمرة، والكثافات الخفيفة المتنوعة أو نوعيات خفيفة مختلفة في نفس درجة الحرارة. الضوء معلمة حرجة جداً في نمو النباتات وغالباً ما يتم دراستها نفوذها في مختلف النهج6. لضمان إمكانية تكرار نتائج وإمكانية المقارنة بين البيانات التي تم الحصول عليها من الأهمية بمكان ضمان على إخراج مستقرة وتطبيق نفس النوع من مصادر الضوء.
مصادر الضوء المعتاد في الدفيئات والمناخية الدوائر تتكون من بخار الصوديوم أو مصابيح الفلورسنت، التي تعزز نمو النبات مرضية ولكن لها عدة عيوب. أولاً، تقدمهم في السن مع مرور الوقت مما يؤدي إلى تغيير الإخراج الطيفية في كثافة بل في الجودة (الملاحظات الخاصة بها). ومع ذلك، إلا أن كثافة هو عادة رصد باستمرار حيث أن تغيير في ضوء الجودة قد تمر مرور الكرام، لكن لا تزال لها آثار هامة. ثانيا، إنشاء كلا النوعين من مصابيح الحرارة في أعلى كثافة الضوء، هي بحد ذاتها فسيولوجية تأثيراً عميقا على نمو النبات وقد تخفي أي أثر تعتمد الخفيفة. ثالثا، إخراج هذه مصادر الضوء الطيفي ثابتة والنقيض تماما من ضوء الشمس الطبيعي7. وقد تم التغلب على جميع هذه العيوب في حالة المصابيح)8،9،،من1011. لديهم مدة طويلة بالكاد أي تغيير في الانبعاثات، لا تنتج الحرارة النفايات حتى في كثافة الضوء عالية جداً ومرنة جداً فيما يتعلق بإنتاجها الطيفية.
هنا نحن لتوضيح كيفية إعداد دائرة مناخية تتميز بأضواء LED منفصلة للاحمر والأزرق والأبيض الخفيفة واتبع معلمات مختلفة من نمو النبات على مر الزمن. يمكننا قياس الوزن الطازج وأوراق المنطقة وكثافة الثغور وأداء التمثيل الضوئي. في الوقت نفسه، نحن تبرهن على أهمية وضع التقييمات الإحصائية بشكل صحيح.
Protocol
ويتضمن هذا البروتوكول بعض الأمثلة عن كيفية تحليل سلوك نمو النباتات التمويل (أ) .
1-إعداد
- قبل البدء، جعل خطة حذراً بشأن النباتات كم ستكون هناك حاجة للقيام بتحليل إحصائي موثوق بها من التجارب، ثم قم بإعداد المبالغ المناسبة من الأواني.
ملاحظة: السماح دائماً لاحتمال أن بعض البذور قد لا تنبت. - استخدام دائرة مناخية مع مختلف مستويات الصمام للبرمجة على حدة لمقارنة نمو النباتات تحت نفس الظروف البيئية العامة (جدول المواد).
2-النباتات النمو والبنية من مصابيح LED
- إعداد العدد المناسب (تبعاً للظروف المختلفة و/أو طفرات إلى تحليل) من الأواني 6 × 7 سم مع التربة وزراعة بذرة واحدة في كل منها.
ملاحظة: في هذه الحالة، النباتات 36 كل الظروف زرعت. - فيرناليزي لمدة يومين في 4 درجات مئوية.
- تعيين نسبة الرطوبة الجوية النسبية إلى 65% ودرجة الحرارة إلى 22 درجة مئوية/16 درجة مئوية لمدة يوم ح 16/8 ح دورة الليل. ضبط الضوء من جميع المستويات بشدة من 200 ميكرون/سم2/ق1. القيام بهذا عن طريق إدخال القيم الخاصة بكل منها في برنامج عبر شاشة تعمل باللمس في الجزء الأمامي الدائرة المناخية. لمقارنة أربع صفات خفيفة مختلفة تعيين المصابيح إلى المعلمات التالية كما هو منصوص عليه في الجدول 1.
| إيدينتيفيير | 395 نانومتر [%] | 440 نانومتر [%] | 3 ك [%] | 660 نانومتر [%] | 770 نانومتر [%] |
| "أشعة الشمس" | 100 | 11 | 100 | 15 | 100 |
| الأحمر والأزرق (الميزانية العادية) | 100 | 15 | 25 | 10 | 100 |
| الأزرق (ب) | 100 | 15 | 25 | 2 | 25 |
| Red (R) | 90 | 2 | 25 | 10 | 100 |
الجدول 1: تكوين شدة الضوء المنبعث من المصابيح
- رصد الطيفية الإخراج بشكل مستمر، مثلاً باستخدام مطياف معايرة مدمج.
- وضع النباتات في الدائرة المناخية على مختلف المستويات والاحتفاظ بها مغطاة بأعلى شفافة حتى cotyledons متطورة مرئية. تأكد من النباتات تسقي بما فيه الكفاية.
- رصد وتوثيق بالعين المجردة وفوتوغرافيا غالباً حسب الاقتضاء، تبعاً لمدى سرعة النباتات تنمو النباتات تحت ظروف المختار، مثلاً كل يومين. تأكد من استخدام حامل للكاميرا لضمان تساوي المسافة بين الكائنات لكافة الصور والكاميرا ومن ثم تمكين إجراء مقارنات. استخدام شريط مقياس عند الاقتضاء.
ملاحظة: مصطلح داس (أيام بعد بذر) يشير إلى زرع البذور بما في ذلك فيرناليزيشن الفعلية.
3-تحديد العائد بسيي
- استخدام فلوريميتير نبض التضمين. إعداد رأس الكاميرا على مسافة مناسبة من المصنع حيث يمكن رؤية روزيت كاملة في إطار العيش.
- عند بدء تشغيل البرنامج تظهر نافذة "تحديد وحدة". وضع علامة "مصغرة" وثم "موافق". اختر اللون "الأزرق" في إطار منبثق القادم. انقر فوق "موافق".
ملاحظة: يتم تلقائياً تبديل fluorescence نبض التضمين قياس الضوء. على الشاشة، تظهر نافذة الصورة تبين المعلمة fluorescence متر. يمكن اعتبار مصنع تحت الكاميرا الآن صورة برتقال. - إلى التركيز الصورة و/أو اختيار مناطق معينة من النبات، قم بالتبديل إلى "العيش الفيديو" التي تدق في مربع "يعيش الفيديو" ودورة حلقة التكيف للعدسة الهدف. إنهاء إطار فيديو حية بالنقر فوق مربع الخروج في الزاوية العلوية اليمنى.
- لقياس بارامترات التمثيل الضوئي، تحديد مجال يحظى باهتمام (AOI). استخدام الإعداد الافتراضي لهذا، وهي دائرة التي تظهر تلقائياً في منتصف الشاشة. مربع أحمر بجانب أنها تمثل قيمة متر متوسط لكل بكسل داخل المنظمة العربية للتصنيع. تعريف المنظمة العربية للتصنيع المناسبة باختيار من مربع المنظمة العربية للتصنيع في اللوحة اليمنى، حيث تتوفر أشكال مختلفة. انقر فوق "إضافة" في علامة التبويب المنظمة العربية للتصنيع ووضع الدائرة داخل منطقة ورقة. كرر خمس مرات كل ورقة.
- الاحتفاظ بالإعدادات (علامة التبويب إلى اليمين) في القيم الافتراضية التي توفرها الشركة المصنعة (الجدول 2).
| ضوء المشاع | Int. | التردد | |
| 1 | 1 | ||
| قانون. الضوء | Int. | العرض | |
| 8 | 0 | ||
| تصحيحات الصورة | ميني | ||
| تحويل صورة | البطارية | ||
| 16.7V | |||
| الحصول على | 5 | ||
| التخميد | 1 | ||
| نبض Sat | Int. | لا | S الفاصل الزمني |
| 8 | 1 | 30 | |
| التعريفي بطيئة | تأخير s | S على مدار الساعة | S المدة |
| 40 | 20 | 315 | |
| أبسورتيفيتي | كسب أحمر | كثافة أحمر | كثافة نير |
| 340 | 25 | 13 | |
| عرض | لون | ||
| ملاحظة: الحد الأقصى | 50 | ||
| Inh. المنظمة العربية للتصنيع الرقم | 1 | ||
| عامل Fm (التجزئة) | 1,030 |
الجدول 2: "الإعدادات الافتراضية" للقياسات بام بتوفيرها من قبل الشركة المصنعة.
- تطبيق فلاش خفيفة تشبع لإجراء قياس بارامترات التمثيل الضوئي الفلورسنت تبريد التحليل (نبض التشبع). وقبل ذلك، تحديد معاملات التبريد بقياس العائد fluorescence الحد الأدنى والأقصى لنبات داركادابتيد. وتحقيقا لهذه الغاية، وضع النبات في الظلام (مثلاً في درج أو مربع الظلام) لمدة دقائق قليلة. ثم وضع المصنع تحت رأس الكاميرا وحدد المربعات بالتدبير ومل (قياس الضوء)، في الصف أسفل الصورة اختر "Fv/إف أم" بقطع مسافة السباق في الدائرة ثم انقر Fo, Fm في الجزء السفلي من الشاشة.
ملاحظة: يمثل Fo/Fm بسيي العائد من نبات داركادابتيد. وهكذا، هي القيمة التي يتم تطبيع قياس بعد تطبيق الضوء. سوف يظل القياس Fo/وزير الخارجية الحالي حتى يتم تنشيط "سجل جديد". جميع و ووزير الخارجية 'قيم يحددها"البقول تشبع" تتصل Fo/Fm ومعلمات التبريد وتحسب وفقا لذلك. - البحث عن هذه النتائج في علامة التبويب تقرير وتحقق كافة المربعات الموجودة على الجانب الأيمن ذات الصلة بالتجربة (على سبيل المثال. Y(II)، قطر للبترول، qN، إلخ).
- تصدير النتائج إلى برامج تحليل على سبيل المثال. Excel بالنقر فوق الزر "تصدير" في الزاوية اليسرى العليا وحفظه تحت اسم الملف المناسب. توليد عويس خمسة على الأقل من كل ورقة وقياس عدة أوراق من نفس المصنع (لا تنسى أن الظلام قريبا تكييف المصنع مرة أخرى بعد كل قياس)، فضلا عن العديد من النباتات من شرط واحد، التي يمكن ثم إحصائيا تقييمها.
- لإجراء تحليل إحصائي توليد قيم المتوسط الحسابي وانحراف معياري من جميع أويس وعلى الأقل ثلاث محطات مستقلة لكل الوقت النقاط/الشروط واختبار الطالب t-test لتقييم إذا كانت البيانات كبيرة12. يتم تقييم البيانات كما تختلف اختلافاً كبيرا عند فالقيم التي تقل عن 0.05.
4-تحديد كثافة الثغور
- يترك روزيت توسيع الكامل جمع ثلاثة من ثلاث محطات فردية لكل حالة إلى إيثانول 70% في طبق بتري زجاج واستخراج الكلوروفيل. احتضان في هذا المذيب بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة أو مخزن في 4 درجات مئوية.
- لإزالة كاملة من أصباغ، احتضان في محلول كلورال هيدرات (كلورال هيدرات: المياه: الجلسرين = 8: 2:1 w/v/w) حتى تظهر أوراق بيضاء تماما.
- أن التدخل التفاضلية الصور مجهرية (DIC) من السطح أباكسيال على 40 X التكبير. عدد الثغور في مجال الرؤية واستقراء مع مساعدة شريط مقياس الثغور كل ملم ². كرر هذا الإجراء لمالا يقل عن 4 يترك كل الظروف. إجراء تحليل إحصائي بحساب قيمة المتوسط لكل الإجازات لشرط واحد، ومن ذلك حساب الخطأ يعني.
5-تحديد الوزن الطازج
- قم بإزالة جميع الأوراق بما في ذلك بيتيوليس من مأخذ من ست محطات كل شرط بشفرة حلاقة. تزن كل الإجازات فورا وإخضاع البيانات للتحليلات الإحصائية كما هو موضح أعلاه.
6-تحديد روزيت نبات المنطقة
- استخدام صور من ثماني محطات كل حالة لتحليل منطقة نبات رسومياً. الجمع بين الصور لشرط واحد في صورة واحدة وحفظ باسم *.jpeg أو *.tiff.
- تنزيل البرنامج المناسب (جدول المواد).
ملاحظة: من الممكن، بالطبع، لتطبيق أي برنامج آخر قادر على أداء هذه المهمة. - قم بفتح ملف صورة. اختيار الأداة "تحديد اليد الحرة." تطويق الأوراق بما في ذلك بيتيوليس روزيت واحد. انقر فوق "تحليل-القياسات المحددة" وتحقق من "المنطقة،" "دقيقة وقيمه اللون الرمادي كحد أقصى،" "كثافة المتكاملة"، و "قيمة رمادي يعني." اختيار الأماكن العشرية المناسبة، وأفضل من اثنين أو ثلاثة، وانقر فوق "موافق".
- للحصول على مم2 بدلاً من بكسل استخدام الأمر "تعيين مقياس". تطبق أداة التحديد خط مستقيم إلى اختيار خط الذي يتوافق مع مسافة معروفة، مثل قطر الإجازة التي من السهل لحساب من شريط مقياس للصور، ثم فتح مربع الحوار "تعيين نطاق" وأدخل هذه المسافة المحددة ووحدة القياس. ثم انتقل مرة أخرى "تحليل" ثم انقر فوق "إجراء".
- يظهر إطار جديد بعنوان "النتائج" التي تحتوي على البيانات ذات الصلة روزيت الحالية. كرر هذا الإجراء مع جميع النباتات في الصورة وتهيئة مجال القياسات لكل محطة جديدة مع Ctrl + M.
ملاحظة: يمكن استخدام "أداة العصا" لجعل هذه العملية أسهل وأسرع للنباتات الصغيرة بأوراق غير متداخلة. هذه الأداة بمجرد بدء يترك تغطي بعضها البعض، لا تعطي نتائج يمكن الاعتماد عليها. - وبدلاً من ذلك، قطع كل الإجازات ووضعها بطريقة أنه بصورة عامة يمكن اتخاذها، وثم استخدم أداة العصا. تأخذ في الاعتبار أن عند استخدام هذا الأسلوب، هناك حاجة إلى المزيد من محطات.
- اختر "ملف"--"حفظ باسم" في إطار النتائج، وتولد اسم ملف مناسب وموقع في دليل الكمبيوتر. سيتم حفظ الملف في تنسيق Excel تلقائياً.
7-إعداد الجيش الملكي النيبالي
- حصاد ثلاث عينات من عشر محطات فردية لكل حالة. استخراج الحمض النووي الريبي إجمالي استخدام مصنع أدوات استخراج الحمض النووي الريبي وفقا لإرشادات الشركة المصنعة. تحديد تركيز الحمض النووي الريبي والنقاء والنزاهة باستخدام بيواناليزير. يمكن استخدام الحمض النووي الريبي ثم طلبات المتلقين للمعلومات مثل تحليل التعبير qRT-PCR أو الجينات مثل رناسيق13.
Representative Results
مراقبة وتحليل نمو النبات وخاصة تعمل من نباتات متحولة تعتمد على الظروف البيئية المستقرة والقابلة لإعادة الإنشاء. ويمكن توفير هذه الدوائر المناخية. كمية الضوء، ولا سيما نوعية تعتمد اعتماداً حاسما على مصدر الضوء العاملين، التي زودت بمصابيح LED في هذه الدراسة.
ويبين الشكل 1 مثال الدائرة المناخية مزودة بلوحات الصمام. ويبين الشكل 1A لقطة من لوحة التحكم حيث يمكن ضبط كل الظروف المناخية والخفيفة. يمكن تعيين عشرين من أطر زمنية مختلفة خلال 24 ساعة. في هذا المثال، تم برمجة الظروف يوم طويل مع 16 النور/8 ح الظلام. ويتميز هذه الدائرة أربعة مستويات التي يمكن برمجتها بشكل منفصل حيث أنه يمكن دراسة نمو النبات في أربعة إعدادات الضوء مختلفة تماما في نفس الظروف البيئية. يتم تعيين ترك المستوى العلوي على إخراج طيفية لمحاكاة أشعة الشمس بقدر الإمكان من الناحية التقنية، يمثل حق المستوى العلوي مرتفعة الأحمر (660 نانومتر) والضوء الأزرق (440 نانومتر) مع خفض الضوء الأبيض (ك 3). تم تعيين مستوى السفلي الأيسر إلى الضوء الأزرق مرتفعة وانخفاض مستوى الصحيح للضوء الأحمر في الغالب. ويوضح الشكل 1B المصابيح في إعدادات مختلفة كنظرة عامة (الفريق الأوسط) وكل الأدوات التكبير (الأفرقة الصغيرة الخارجي). يمكن ملاحظة الفرق في الصفات الخفيفة بسهولة بالعين.
مطياف يحمل في ثناياه عوامل التدابير باستمرار وترصد، ويضبط الإخراج الطيفية. ويبين الشكل 2 المراحل بدءاً من المستوى الأعلى الأيسر 1.1، التي أنشئت لمحاكاة ضوء الشمس. مصباح فلورسنت قياسية بالمقارنة مع الجزء من الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأزرق هو كثير أعلى من7.
في الشكل 3 مثالاً التمويل (أ) النباتات من جميع الشروط الأربعة 10 و 13 و 17 يوما، على التوالي، بعد أن زرع هو مبين. تم تصوير جميع النباتات من نفس المسافة بتركيب الكاميرا على ترايبود. يمثل الشريط مقياس 1 سم. بعد 10 أيام، يمكن استشفاف لا الكثير من الفرق في حجم أو لون، ولكن من الواضح بعد 17 يوما نمو أسرع تحت الضوء الأحمر. وبالإضافة إلى هذا التحليل المرئي، أجريت عدة تحليلات الفسيولوجية.
4 الشكل يتبع الخطوات المختلفة للقياسات بام، الذي يحلل قدرة التمثيل الضوئي مثلاً . في الشكل 4A لقطة من فيديو حية تظهر، الذي هو الإعداد لجلب المصنع إلى التركيز لضمان الجودة المثلى للقياسات. بدلاً من التركيز على النبات بالكامل، يمكنك أيضا اختيار ورقة واحدة لتحليل. يوضح الشكل 4B العائد الفلورسنت الحالية متر محطة داركادابتيد قبل بدء القياس الفعلي. وفي هذه الحالة، وقد تم اختيار خمسة مجالات تعميما للفائدة (عويس). الأرقام في مربعات حمراء بجوار كل التصنيع مباشرة يعطي النتيجة العددية، التي يمكن أيضا حفظها في شكل جدول. لبدء قياس الضوئي معلمات Fo، وزير الخارجية يحتاج إلى تعيين. لقطة شاشة قدم بعد ذلك هو مبين في الشكل 4. لاحظ أن الزر "Fo، إف أم" ليست نشطة بعد الآن الآن. لبدء قياس جديد، يحتاج "سجل جديد" يكون بالنقر فوق لمسح تطبيع السابقة. وأخيراً يظهر الشكل 4 العائد الكم بسيي فعالة Y(II) بعد إعطاء نبضة خفيفة تشبع ("سبت-نبض"). ويرد في الشكل 5التحديد الكمي للبيانات النموذجية. النباتات التي تزرع تحت أشعة الشمس في 200 ميكرومتر/سم2/ق1 (الشكل 5A) حللت بعد البذر، 12 و 21 و 28 يوما على التوالي. لدينا بيانات تثبت أن الغلة بسيي أعلى بكثير في أوراق من النباتات التي تزرع لمدة ثلاثة أسابيع من مدة 12 يوما. الفرق بين 28 و 12 يوما لا يزال كبيرا، ولكن p-القيمة أعلى. في الشكل 4 باء، قورنت الغلال بسيي من النباتات التي تزرع لمدة أسبوعين من نوعيات مختلفة من الضوء. من المثير للاهتمام، والنمو الدائم في ظل الضوء الذي يحتوي على نسبة عالية من الضوء الأزرق يؤدي إلى عائد أكبر بكثير من بسيي. ولوحظ تأثير مماثل للنباتات المزروعة تحت الضوء الأحمر المخصب، ولكن الزيادة كانت أقل بقليل.
وعرض مختلف الصفات الضوء على تأثير الثغور التنمية14. ولذلك، تم التحقيق في كثافة ستوماتال. الشكل 6 يوضح كيفية ظهور ورقة بعد استخراج الصباغ. خلايا البشرة واحدة يمكن أن تميز جيدا، ويمكن أن تحسب ستوما بسهولة. في الشكل، يتم الإشارة إلى الثغور الفردية قبل العلامة نجمية. بيانات تفصيلية عن كثافة النباتات من مختلف الإعدادات الخفيفة ستوماتال ويمكن الاطلاع على أماكن أخرى9.
بالإضافة إلى الفحص البصري (الشكل 3) الوزن الطازج يوفر مقياسا جيدا لعملية النمو. بوزن أوراق من النباتات التي تزرع تحت "ضوء الشمس" بعد أيام 8 و 10 و 12 بعد البذر، على التوالي، في هذا المثال. التقييم الإحصائي لهذه البيانات يمكن أن ينظر في الشكل 7. كما هو متوقع، يزيد وزن جديدة مع مرور الوقت.
بالإضافة إلى الوزن الطازج، منطقة ليف مقياس جيد للنمو. هنا، وتنمية النباتات أعقب من 10 و 13 و 17 يوما من بذر (الشكل 8 أ). وقيمت على الأقل ست محطات فردية بشكل روتيني للحصول على بيانات إحصائية موثوقة. وللتدليل على أهمية حجم عينة عالية، تم حساب الخطأ نسبة مئوية من القيمة الوسطية، من تحليل النباتات اثنين وستة، على التوالي، (8B الشكل). وهذا يعني تم تحديد النسبة المئوية للانحراف المعياري فيما يتعلق بالقيمة الوسطية. من الواضح جداً أن الخطأ في حالة حجم عينة صغيرة 5-10 ٪ أعلى مما في حالة ارتفاع حجم عينة. بزيادة عدد المحطات التي يتم تقييمها، يمكن التقليل من الخطأ، مما يجعل تفسير البيانات أكثر وضوحاً.
رقم 1: صفات الضوء المختلفة التي تقدمها المصابيح. A) لقطة للشاشة من خلال لوحة التحكم لدائرة الصمام. يتم تعيين طول اليوم إلى ح 16 (الزاوية العلوية اليمنى) وتعيين شدة الضوء إلى µmol 200 سم-2 s-1. يختلف نوعية الضوء على جميع المستويات الأربعة: 1.1 يمثل طائفة مماثلة لأشعة الشمس كمن الناحية التقنية الممكنة، 1.2 يمثل نسبة مئوية عالية من الأحمر والأزرق الأطوال الموجية (الميزانية العادية) الخفيفة، يتم تعيين 2.1 الغالب للأزرق (ب)، يمثل 2.2 أساسا أحمر الضوء (R). ب) الفريق الأوسط يعرض لمحة عامة عن جميع المستويات؛ وتظهر اللوحات الخارجية على المستويات الفردية في تكبير أعلى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: الطول الموجي الطيف من إعدادات محاكاة أشعة الشمس. يتم عرض لقطة من مطياف يحمل في ثناياه عوامل في قاعة الصمام، الذي تم وضعه على مستوى 1.1. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: مصنع التنمية أكثر من أسبوع. نباتات الممثل (أ) التمويل من جميع ظروف الإضاءة أربعة من 10 و 13 و 17 داس. تم تصوير النباتات مع كاميرا العاكسة رقمية على ترايبود. يمثل الشريط مقياس 1 سم لكل الصور. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: لقطات من الخطوات تمثيلية للقياسات بام من محطات التمويل (أ) - A) لقطة من عرض "لايف فيديو" حيث يمكن ضبط تركيز الصورة. ب) الغلة الأسفار الحالية قدم قبل تطبيق أي نبضات الضوء. ج) الغلة الأسفار الحالية قدم بعد الإعداد من Fo/Fm. د) "بسيي أحداث" الكم العائد بعد تعيين نبضة خفيفة تشبع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: تمثيل رسومي "أحداث بسيي" الكم العائد (يي). A) البيانات من النباتات 12 و 21 و 28 يوما من البذر ونمت تحت 200 µmol/سم2/ق1 تحت محاكاة ضوء الشمس ("الشمس") يتعرض للتحليل بام قيمت إحصائيا. يظهر هي قيم يعني خمسة مصانع وعويس خمسة في اليوم الواحد. النجمة واحد يشير إلى فرق كبير بقيمة p < 0.05 عند مقارنتها بيوم 12، وهما من العلامات النجمية تشير إلى اختلافات كبيرة جداً مع قيمة p < 0.02 وفقا لاختبار t الطلاب. ب) كانت إحصائيا تقييم البيانات من النباتات التي نمت في 200 µmol/سم2 /ق1 تحت أشعة الشمس محاكاة (SL)، أثري الأزرق (ب) أو الأحمر (R) الضوء على التوالي. يظهر هي قيم يعني خمسة مصانع وعويس خمسة في اليوم الواحد. تم حساب فروق كبيرة بالمقارنة مع "أشعة الشمس".
رقم 6: صورة الممثل من الثغور إلى جانب جريد التمويل ألف- أباكسيال. يترك كما هو موضح أعلاه وحللت بصريا تحت مجهر خفيفة مع إعدادات DIC في 40 X التكبير. يتم عد الثغور في ناحية مرئية ليترك على الأقل 4 كل شرط. التقطت الصورة باستخدام كاميرا رقمية متصلة مجهر [تثبوس]. ويحسب عدد الثغور كل ملم ² مع تعليمات شريط مقياس. تشير النجوم ستوما واحد. يمثل الشريط مقياس 200 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: تمثيل رسومي للوزن الطازج من محطات التمويل ألف- نمت في محاكاة أشعة الشمس/200 µmol/سم2/ق1- يترك روزيت قطعت من النباتات ثمانية وعشرة وأثنى عشر يوما من بذر. ويرد القيم الوسطية في مغ من ستة مصانع لليوم الواحد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8: تقييم إحصائي التمويل (أ) منطقة نبات من النباتات التي نمت تحت ظروف الإضاءة المختلفة- A) بيانيا مصممة أوراق المنطقة من التمويل (أ) زاد عن 10 و 13 و 17 يوما مع إيماجيج والبيانات من n = 6 محطات قيمت إحصائيا. منطقة طرفية من جميع مأخذ ستة من كل شرط لخص ومقسوما على ستة الحصول على قيمة متوسط. بهذه القيمة، تم حساب الانحراف المعياري، وهذا يمثل مجالات الخطأ. ب) نبات المنطقة عازمة بيانيا مع إيماجيج والبيانات من أي ن = 2 أو n = معامل 6، على التوالي، قد تم تحليلها إحصائيا كما هو موضح للفريق ألف ثم تحسب الخطأ في المئة من القيمة الوسطية ويصور بيانيا. أشرطة خضراء تظهر الخطأ النسبة المئوية من تحليل n = 6، الزرقاء أشرطة من n = معامل 2. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Discussion
الخطوة الأولى في دراسة نمو النبات في إنشاء الدائرة المناخية وفقا للشروط المطلوبة. ويتم ذلك بسهولة عن طريق كتابة كافة المتغيرات في قناع برنامج من البرامج الخاصة بكل منها (الشكل 1A). في هذه الخطوة، يمكن تنفيذ العديد من التعديلات عن طريق تغيير نظام الخفيفة و/أو درجة الحرارة. تأكد من مراقبة درجة الحرارة والرطوبة، وظروف الإضاءة (الشكل 2) لمنع فشل التقنية من تخريب التجربة باستمرار. هذه نقطة الحرجة للحصول على النتائج استنساخه. على الرغم من أن هذا التشكيل ويقدم العديد من المتغيرات ومرنة يمكن تعديلها، لها حدودها. مصابيح LED المتاحة حاليا لا يمكن أن تحاكي أشعة الشمس مئة في المئة، ويمكن أن تعكس الظروف المناخية داخل دائرة مناخية ابدأ تماما ما يجري خارج15.
مقارنة لتستخدم على نطاق واسع أضواء المصابيح الفلورية LED أكثر تنوعاً وأقل من الطاقة بحاجة إلى إظهار لا إشعاع الحرارة تقريبا. وقد أدت هذه المزايا صناعة كبيرة لتربية داخلي لتجهيز الدوائر المناخية والدفيئات مع مصابيح Led16. النظر في النجاحات الضخمة التي ذكرت في هذا الميدان، تقنية LED بالتأكيد سوف تجد العديد من التطبيقات أكثر.
عند مراقبة النمط الظاهري وخاصة بالنسبة لتحديد منطقة طرفية من المهم أن تأخذ في الاعتبار أن في النباتات الأكبر سنا يترك التداخل (الشكل 3). وهكذا، تقييم رسومية لمآخذ كله تميل إلى أن تكون غير دقيقة. وفي هذه الحالة، أكثر دقة قطع كل الإجازات والذهاب من هناك.
تقييم السلوك النمو ولا سيما من اختلافات في النمو والتنمية في ظل ظروف مختلفة تعتمد على حجم عينة كافية. في هذه الدراسة، واستخدمت على الأقل ستة مصانع لتصميم مثل التمثيل الضوئي الغلة (الشكل 5)، الوزن الطازج (الشكل 7)، ونبات المنطقة (الشكل 8 أ) ولكن بذور الفردية 30 زرعت في بداية الدراسة لضمان أن تنبت البذور الأولى، بما يكفي، وثانيا، يمكن إجراء اختيار النباتات "نموذجي". وحتى داخل نفس السكان، أي من النباتات في الأواني واحدة في علبة نفس تحت نفس الظروف الدقيقة، أظهرت تعمل متفاوتة. ثم بطبيعة الحال ينعكس ذلك في الانحراف المعياري أثناء التحليل الإحصائي، ولكن تفسير البيانات عموما أكثر موثوقية عند ملاحظة الأخطاء الإحصائية الصغيرة (الشكل 8B).
يمكن أن يتم قياس الأداء التمثيل الضوئي بام (الشكل 4، 5 الشكل) للعديد من المعلمات. وفي هذه الحالة، كان التركيز على العائد بسيي Y(II) كمثال، لكن من الممكن أيضا تحديد مثل تبريد غير الضوئية، والعائد الكم من تبديد الطاقة الخاضعة للتنظيم وغير خاضعة لضوابط أو مغفرة الخفيفة. المهم هنا هو اختيار عويس خمسة على الأقل كل أوراق موزعة بالتساوي عبر سطح أوراق وقياس ثم يترك ستة على الأقل من النباتات المختلفة. العائق من هذا الأسلوب أنه لا يمكن الكشف عن أي آثار على هذه المبادرة؛ ولهذا الغرض، هناك حاجة إلى معدات مختلفة.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
وتسلم الدعم من رهيناك AG التكنلوجيا الخضراء من خلال أجزاء من هذه الدراسة. ج. س. وباء تلقت تمويلاً من DFG (SFB TR175).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Climatic chamber equipped with LED panels | Rhenac Green Tec AG | These chambers are custom made. | |
| Spectrometer | OceanOptics | USB-650 | |
| Imaging PAM | Walz | IMAGING-PAM M-Series | There are several suitable models depending on the broader use. |
| Microscope+ 40x objective | Leica | DM1000 | Other companies also produce suitable microscopes. |
| Software ImageJ | Free download from website | ||
| Plant RNA extraction kit | Qiagen | 74903 | |
| Bioanalyser | Agilent | G2939BA | Needs an additional computer |
References
- Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature. 408 (6814), 796-815 (2000).
- An, G., Watson, B. D., Chiang, C. C. Transformation of Tobacco, Tomato, Potato, and Arabidopsis thaliana Using a Binary Ti Vector System. Plant Physiology. 81 (1), 301-305 (1986).
- Schiml, S., Fauser, F., Puchta, H. Chromosome and Genomic Engineering in Plants: Methods and Protocols. Murata, M. , Springer New York. New York, NY. 111-122 (2016).
- Rivero, L., et al. Arabidopsis Protocols. Sanchez-Serrano, J. J., Salinas, J. , Humana Press. Totowa, NJ. 3-25 (2014).
- Ubbens, J. R., Stavness, I. Deep Plant Phenomics: A Deep Learning Platform for Complex Plant Phenotyping Tasks. Frontiers in Plant Science. 8 (1190), (2017).
- Cosgrove, D. J. Rapid Suppression of Growth by Blue Light: OCCURRENCE, TIME COURSE, AND GENERAL CHARACTERISTICS. Plant Physiology. 67 (3), 584-590 (1981).
- Seiler, F., Soll, J., Bölter, B. Comparative Phenotypical and Molecular Analyses of Arabidopsis Grown under Fluorescent and LED Light. Plants. 6 (2), 24 (2017).
- Janda, M., et al. Growth and stress response in Arabidopsis thaliana, Nicotiana benthamiana, Glycine max, Solanum tuberosum and Brassica napus cultivated under polychromatic LEDs. Plant Methods. 11 (1), 31 (2015).
- Olle, M., Viršile, A. The effects of light-emitting diode lighting on greenhouse plant growth and quality. Agricultural and food science. 22 (2), 12 (2013).
- Lin, K. -H., et al. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Scientia Horticulturae. 150, 86-91 (2013).
- Castronuovo, D., et al. Light spectrum affects growth and gas exchange of common dandelion and purple coneflower seedlings. International Journal of Plant Biology. , (2016).
- Student, THE PROBABLE ERROR OF A MEAN. Biometrika. 6 (1), 1-25 (1908).
- Database, J. S. E. Essentials of Genetics. RNA-Seq. JoVE. , (2017).
- Klermund, C., et al. LLM-Domain B-GATA Transcription Factors Promote Stomatal Development Downstream of Light Signaling Pathways in Arabidopsis thaliana Hypocotyls. The Plant Cell. 28 (3), 646-660 (2016).
- Annunziata, M. G., et al. Getting back to nature: a reality check for experiments in controlled environments. J Exp Bot. 68 (16), 4463-4477 (2017).
- Palus, S. Japan's Massive Indoor Farm Produces 10,000 Heads of Fresh Lettuce Every Day. Smithonian.com. , (2014).
