여기, 우리는 식물 성장 행동과 특히 고기를 공부 하 고 재현 가능한 방식에 대 한 프로토콜을 제시. 우리는 변수와 같은 시간 안정적인 조명 조건에서 제공 하는 방법을 보여줍니다. 적절 한 분석은 충분 한 샘플 번호 및 유효한 통계 평가에 따라 달라 집니다.
식물 생물학 그들의 선택한 종족의 성장 동작을 관찰 해야 하는 경우가 종종. 이 위해, 식물 지속적인 환경 및 안정적인 조명 조건, 다른 설정을 연구 실시 될 수 있도록 가급적 수량 및 품질에 변수는 필요 합니다. 이러한 요구 사항은 갖춘 빛 발광 다이오드 (LED) 조명-형광등-달리 설정 될 수 있는 다른 파장을 기후 챔버에 의해 충족 됩니다. Led는 에너지 절약 및 방출 거의 열 빛 농도 에서도 종종 다른 광원으로 문제를 구성. 제시 프로토콜 가변 LED 조명 장착으로 성장 고기의 심층 분석에 대 한 몇 가지 방법을 설명 기후 챔버를 프로그래밍 하는 방법에 대 한 단계별 지침을 제공 합니다. 실험 설정에 따라 성장 하는 식물의 다양 한 특성 관찰 하 고 분석 될 수 있습니다. 여기는 신선한 무게, 잎 지역, 광합성 활동, stomatal 조밀도 결정 하는 방법에 설명 합니다. 신뢰할 수 있는 데이터를 얻을 하 고 통계적 평가 대 한 개인의 충분 한 번호를 사용 하는 유효한 결론을 설명 합니다. 높은 통계 오류에 분석 결과의이 종류에 대 한 몇 가지 식물을 복용 하 고 결과적으로 데이터의 더 적은 명확한 해석에서.
애기 thaliana 십년 이상에 대 한 분자의 식물 연구의 모델 생물 되었습니다. 여러 특성에 게 브라 시카 가족의 작은 대표가 유전과 분자 연구를 위한 이상적인 후보자: 그것은 단지 5 개의 염색체 (24 염색체를 가진 예를 들면 Nicotiana tabacum 에 비해) 상대적으로 작은 게놈과 그것의 게놈 20001에 시퀀싱 완전히 했다. A. thaliana Agrobacterium 감염2 로 쉽게 유전자 변형 수 이며 심지어는 최신 유전 같은 도구 CRISPR/Ca3의무가 있습니다. 비록 작은, 성장 주기는 물질의 높은 금액 필요한 생화학 실험 가능 하 게 충분히 빨리 이다. 식물과 성장 한 천 배지 또는 토양에도 액체 문화4으로 경작 될 수 있다. 애기 는 기후 상으로 제어 찬 장, 예: 퍼시벌에서에서 성장 될 수 있다 기후 챔버 또는 온실에서. 성장 동작을 비교 하 고 분석 하는 돌연변이의 고기 수 재현 하 고 같은 시간 유연한 성장 조건5에서 제공 하는 중요 한입니다. 과학적 문제를 해결 하는 것입니다 따라 하나 다른 온도 일정 조명 조건, 다양 한 빛 농도 또는 동일한 온도에 다른 빛 질 수도 있습니다. 빛은 식물 성장에 매우 중요 한 매개 변수 그리고 그 영향력은 종종 다양 한 접근6공부. 재현성 및 comparability 얻은 데이터의 안정적인 출력을 보장 하 여 광원의 동일한 종류를 적용할 결정적 이다.
나트륨 수증기 또는 형광 램프를 만족 식물의 성장을 촉진 하지만 몇 가지 단점이 온실 및 기후 챔버에 일반적인 광원에 의하여 이루어져 있다. 첫째, 그들은 강도 뿐만 아니라 품질 (자신의 관측)에 스펙트럼 출력을 변경 하는 시간이 지나면서 나이. 그러나,만 강도 빛 품질에 변화를 수 들 키 지 하지만 여전히 상당한 효과 지속적으로 모니터링 일반적으로 이다. 둘째, 두 가지 유형의 램프 열 생성 높은 가벼운 강렬에 자체 식물 성장에 심오한 생리 적 영향이 고 어떤 종속 효과 마스크 수 있습니다. 셋째, 이러한 광원의 스펙트럼 출력 이며 불변 자연 햇빛7와 달리 꽤. Led의 경우 이러한 단점 극복 했습니다)8,9,,1011. 그들은 긴 수명을 방출에서 거의 어떤 변경으로도 매우 높은 가벼운 강렬에 폐 열을 생산 하지 않습니다 그리고 그들은 매우 유연 그들의 스펙트럼 출력에 관한.
여기 우리는 빨강, 파랑 및 백색 빛에 대 한 별도 LED 조명을 갖춘 기후 챔버를 설정 하 고 식물의 성장 시간이 지남에 따라 다른 매개 변수를 수행 하는 방법을 보여 줍니다. 우리는 신선한 무게, 잎 지역, stomata 밀도, 그리고 광합성 성능을 측정합니다. 같은 시간에 제대로 통계 평가를 설정의 중요성을 설명 합니다.
식물 성장을 공부 하는 첫 번째 단계는 원하는 조건에 따라 기후 챔버 설정 합니다. 이것은 쉽게 (그림 1A) 해당 소프트웨어의 프로그램 마스크에 모든 변수를 입력 하 여 이루어집니다. 이 단계에서 많은 수정 빛 체제 또는 온도 변경 하 여 구현할 수 있습니다. 온도, 습도, 조명 조건 (그림 2) 실험을 망치고에서 기술적인 실패를 방지 하기 위해 지속적으로 모니터링 해야 합니다. 이것은 재현 가능한 결과 얻기위한 중요 한 포인트 이다. 이 설정 많은 변수를 제공 하 고 유연 하 게 조정 될 수 있다, 그것은 한계가 있다. 현재 사용할 수 있는 LED 조명은 백 % 햇빛을 모방 수 없습니다 그리고 기후 챔버 내부 기후 조건 결코 완전 하 게 반영 하 고 있습니다 외부15일어나.
널리 사용에 비해 형광 전구 LED 빛은 더 다재 다능 한, 더 적은 에너지를 필요로 하 고 거의 아니 열 방사선 표시. 이러한 장점을 기후 챔버와 Led16온실 장비 실내 농업의 큰 산업을 이끌어 왔습니다. 이 분야에서 보고 거 대 한 성공을 고려 LED 기술을 확실 하 게 많은 더 많은 애플 리 케이 션을 찾을 것입니다.
표현 형을 관찰 하 고 특히 고려 하는 것이 중요 하다 잎 면적의 결정에 대 한 이전 식물에 있는 잎 오버랩 (그림 3). 따라서, 전체 근 엽의 그래픽 평가 정확 하 경향이 있다. 이 경우, 그것은 훨씬 더 정확 하 게 하 고 거기에서 모든 잎을 잘라입니다.
성장 행동의 평가 성장 및 다른 조건 하에서 개발의 차이 특히 충분 한 샘플 크기에 따라 달라 집니다. 이 연구에서 6 식물 예: 광합성 수확량 (그림 5), 신선한 무게 (그림 7)의 결정에 대 한 사용 되 고 보장 하기 위해 연구의 시작에서 리프 지역 (그림 8A) 하지만 30 개별 씨앗 심어 그 첫 번째, 충분 한 씨앗 발 아 하 고 둘째, “전형적인” 식물의 선택 할 수 있다. 동일한 인구, 즉 정확한 동일한 조건 하에서 동일한 트레이 단일 냄비에 공장 내 에서도 다양 한 고기를 보여주었다. 이 다음 과정에 반영 됩니다 표준 편차 통계 분석 중 하지만 데이터의 해석 때 일반적으로 더 신뢰할 수 있는 작은 통계 오류 (그림 8B) 관찰 된다.
여러 매개 변수에 대 한 PAM (그림 4, 그림 5)에 의해 광합성 성능 측정을 할 수 있습니다. 이 경우에, 초점은 PSII 수율 예를 들어 Y(II)에 했지만 그것은 또한 예를 들어 비 광화학 냉각, 레 귤 레이트 및 비 레 귤 레이트 된 에너지 소비 또는 빛 면제의 양자 수율을 확인할 수 있습니다. 여기 잎 잎 표면에 균등 하 게 분산 당 적어도 5 개의 AOIs를 선택 하 고 다음 다른 식물에서 적어도 6 개의 잎을 측정 하는 중요 한. 이 방법의 단점은 PSI에 어떤 영향을 감지할 수 없습니다; 그 목적을 위해 다른 장비는 필요 하다.
The authors have nothing to disclose.
F.S. 인정이 연구의 부분을 통해 Rhenac 그린 Tec AG에서 지원 합니다. 제와 B.B. DFG (SFB TR175)에서 자금을 받았다.
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 |