Здесь мы представляем протокол для изучения поведения роста растений и особенно фенотипов образом воспроизводимость. Мы покажем, как предоставлять переменной и на же время стабильных условиях освещения. Надлежащего анализа зависит от достаточного числа образцов и действительный статистических оценок.
Завод биологи часто требуется наблюдать за поведением роста их выбранных видов. С этой целью растения нуждаются в постоянной экологических и стабильной легких условий, которые предпочтительно переменного количества и качества, так что исследования под различных установок. Эти требования выполняются, климатические камеры, показывая света светоиспускающие диоды (LED) огней, которые можно в отличие от флуоресцентных ламп – установить различных длинах волн. Светодиоды являются энергии сохранение и излучают практически нет тепла даже при интенсивности света, которая зачастую представляет собой проблему с другими источниками света. Представленные протокол обеспечивает шаг за шагом руководство о том, как программировать климатической камере с переменной светодиодные фонари, а также описанием несколько подходов для глубины анализа роста фенотипов. В зависимости от экспериментальной установки может наблюдается и проанализированы различные характеристики выращивания растений. Здесь мы опишем, как определить свежего веса, площади листа, фотосинтетическая активность и устьичного плотности. Мы показываем, что в целях получения достоверных данных и действительный выводы что это обязательно использовать достаточное количество лиц для статистической оценки. Принимая слишком мало растений для такого рода анализа результатов в высокой статистической погрешности и, следовательно, в менее четкой интерпретации данных.
Резуховидка Таля был модельный организм для исследователей растение молекулярной эпохи для более чем двух десятилетий. Некоторые характеристики делают этот маленький представитель семейства Brassica идеальным кандидатом для генетические и молекулярные исследования: он имеет относительно небольшой генома с только пять хромосом (по сравнению с например Nicotiana tabacum с 24 хромосомы) и геном был полностью секвенирован в 2000 году1. A. thaliana может быть легко генетически модифицированных Agrobacterium инфекции2 и поддается даже Последнее генетическое инструменты такие как ТРИФОСФАТЫ/Cas3. Несмотря на небольшой, цикл роста достаточно быстро, чтобы сделать биохимические эксперименты осуществимо, где требуется большее количество материала. Растения растут на плитах агара или на земле и даже можно выращивать как жидкий культур4. Арабидопсис может быть выращен в климатически контролируемых шкафы, например от Персиваль, в климатических камерах или в теплицах. Чтобы иметь возможность сравнивать рост поведение и анализировать фенотипов мутантов важно обеспечить воспроизводимость и на же время гибкого роста условия5. В зависимости от научной проблемой, которая должна решаться один может потребоваться различные температуры и постоянные условия освещения, разнообразные света или различные света качества при той же температуре. Свет является очень критическим параметром роста растений и его влияние часто учился в6различных подходов. Чтобы обеспечить воспроизводимость и сопоставимости полученных данных важно обеспечить стабильный выпуск и применять такой же источников света.
Обычные источники света в теплицах и климатические камеры состоят из натриевых или люминесцентных ламп, которые способствовать удовлетворяющих рост растений, но имеют ряд недостатков. Во-первых они стареют со временем, которое изменяет спектральных вывода не только в интенсивности, но в качестве (собственных наблюдений). Однако только интенсивность непрерывно обычно контролируется так, что изменения в качество света может остаться незамеченным, но все еще имеют значительные последствия. Во-вторых, оба типа ламп генерировать тепло на более высокой интенсивности света, который сам по себе имеет большое физиологическое влияние на рост растений и могут маскировать любые зависимые свечения. В-третьих спектральные вывода этих источников света неизменна и совсем в отличие от естественного солнечного света7. Все эти недостатки были преодолены в случае светодиоды)8,9,10,11. Они имеют длинный жизни с едва любые изменения в выбросах, не производят тепло даже при очень высокой интенсивности света и они являются очень гибкими, относительно их спектральных вывода.
Здесь мы показывают, как настроить климатической камере с участием отдельных светодиодов красного, синего и белого света и следовать различные параметры роста растений с течением времени. Мы измеряем свежего веса, площади листа, плотность устьиц и фотосинтетической производительности. В то же время мы продемонстрировать важность правильной настройки статистической оценки.
Первым шагом в изучении роста растений является создание климатической камере в зависимости от желаемых условий. Это делается легко, введя всех переменных в программе маску соответствующего программного обеспечения (рис. 1A). На этом шаге многие изменения могут осуществляться путем изменения светового режима и/или температуры. Убедитесь в том, чтобы постоянно контролировать температуры, влажности и освещенности (рис. 2), чтобы предотвратить губит эксперимент технического сбоя. Это является критической точкой для получения воспроизводимых результатов. Хотя эта настройка предлагает множество переменных и гибко настраивается, он имеет свои ограничения. В настоящее время светодиодные огни не может имитировать солнечный свет на сто процентов и климатические условия внутри климатической камере может никогда не полностью отражать, что происходит за пределами15.
По сравнению с широко используются люминесцентные лампы Светодиодные огни являются более универсальными, нужно меньше энергии и показать практически не теплового излучения. Эти преимущества привели индустрии большой крытый земледелия для оснащения климатические камеры и оранжереи с16светодиодов. Учитывая огромные успехи сообщили в этой области, светодиодная техника наверняка найдете много больше приложений.
При наблюдении фенотипа и особенно для определения площади листа, при этом важно учитывать, в старых растений листья накладок (рис. 3). Таким образом графической оценки всего розеток, как правило, является неточным. В этом случае это гораздо более точно отрезать все листья и идти оттуда.
Оценки роста поведения и особенно различия роста и развития в различных условиях зависит от достаточного размера выборки. В этом исследовании по крайней мере шесть заводов были использованы для определения например фотосинтетической доходности (рис. 5), свежие вес (рис. 7), и площади листа (рис. 8A) но 30 отдельных семена были посажены в начале исследования для обеспечения что во-первых, достаточно семена прорастают, и во-вторых, выбор «типичного» растений может быть сделан. Даже в рамках одной популяции, т.е. растения в одном горшки в панели же точно тех же условиях, показал различной фенотипов. Это затем конечно отражается в стандартное отклонение в ходе статистического анализа, но интерпретации данных является более надежным, как правило, когда небольшие статистические ошибки наблюдаются (Рисунок 8B).
Измерение фотосинтетической производительности по PAM (рис. 4, рис. 5) может быть сделано для нескольких параметров. В этом случае акцент был сделан на урожайность PSII Y(II) в качестве примера, но это можно также определить, например номера фотохимического тушения, квантовый выход диссипация энергии регулируемых и нерегулируемых или света ремиссии. Важным здесь является выбрать по крайней мере пять AOIs на лист, равномерно распределенных по поверхности листа и затем измерения по меньшей мере шесть листья из различных растений. Недостатком этого метода является, что не может обнаружить любое воздействие на PSI; для этой цели необходима различного оборудования.
The authors have nothing to disclose.
Ф.с. признает поддержку от Rhenac Грин ПИС AG через части настоящего исследования. И.с. и B.B. получил финансирование от DFG (SFB TR175).
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 |