Summary
一种简单、多功能、低成本的体外水培系统成功地进行了优化, 使得在无菌条件下进行大规模实验。该系统促进了化学物质在溶液中的应用, 并为分子、生物化学和生理学研究提供了有效的根系吸收。
Abstract
植物生物学的广泛研究是利用水培培养进行的。在这项工作中, 提出了一种用于评估植物对化学物质和其他物质的反应的体外培水生长系统。该系统高效地获得了 c3和 c4型拟南芥和狗尾草贝的均匀健康苗。无菌栽培避免了藻类和微生物的污染, 这是植物正常生长和栽培发展的已知限制因素。此外, 该系统具有可伸缩性, 能够大规模地收获植物材料, 具有较小的机械损伤, 而且如果需要, 还能收获植物的各个部分。详细的协议表明, 该系统有一个简单和低成本的组装, 因为它使用吸管架作为种植植物的主平台, 提供。采用拟南芥苗对该系统的可行性进行了验证, 以评价雷帕霉素 (TOR) 激酶靶化学抑制剂 AZD-8055 药物的作用。在根和芽 AZD-8055 治疗后, 早期30分钟有效检测 TOR 抑制。此外, AZD-8055-treated 植物显示预期淀粉过剩表型。我们建议这种水培系统作为植物研究人员的理想方法, 目的是监测植物诱导剂或抑制剂的作用, 以及使用同位素标记化合物评估代谢通量, 一般来说, 需要使用昂贵的试剂。
Introduction
种植植物使用水培的优势已被广泛认可, 在生产大型和均匀的植物, 使可再生的实验1,2,3。在该系统中, 营养液的组成可以在植物生长发育的各个阶段得到适当的控制和循环利用。此外, 根系不受非生物胁迫, 如土壤生长的植物, 如养分饥饿和缺水4。随着植物的生长培呈现出与土壤中培养的形态和生理特征相当相似的生物, 该系统在研究中得到了广泛的应用, 因为它允许监测根/芽的生长及其收获, 而不伤害2,5。
由于有可能改变营养液的成分和浓度, 大多数使用水培条件的研究已经完成, 以表征微-和营养素1,3 的功能。,6,7,8。然而, 该系统已证明是非常有用的广泛的应用于植物生物学, 如阐明激素和化学物质在植物中的作用。例如, 发现 strigolactones 作为一个新的类激素9和加速生长表型触发 brassinosteroid 应用10是在水培条件下进行的。此外, 该系统还可以进行标记同位素的实验 (例如, 14n/15n 和13CO2)11,12 , 以评估其纳入蛋白质和代谢物通过质谱分析。
考虑到该系统在植物研究中的重要性, 在过去几年中设计了大量的水培技术, 包括使用 (i) 将幼苗从盘子转移到水培容器3的系统, 13;(二) 西斯尔, 限制进入根系发育的早期阶段2、14、15;(iii) 聚乙烯颗粒为浮动体, 使小分子/处理的均匀应用困难16;或 (iv) 植物数量减少9,17。其中许多协议中描述的水培池体积通常很大 (体积从 1-5 升到32升)18, 这使得化学品的应用极为昂贵。虽然很少有研究表明在无菌条件下的水培栽培8,19, 系统的装配通常是相当费力的, 包括完美的调整尼龙网格成塑料或玻璃容器5,8,17,20。
由于拟南芥作为模型植物的重要性, 大多数的水培系统是为这个物种1,2,8,14,18,19,20. 尽管如此, 还有几项研究报告了其他植物的水耕生长特性, 并对种子进行预处理, 以改善它们在体外8、16 的发芽和同步速率..为了进行大规模的工作, 我们制定了一项协议, 建立一个简单和低成本的维修水培系统, 使种植植物的无菌条件, 包括一. 芥和其他物种, 如草狗尾草贝。本方法适用于不同的实验, 因为幼苗生长可以最大化, 同步, 易于监测。此外, 该系统具有以下优点: (一) 其装配简单, 可重复使用;(二) 使不同的化学品易于在液体介质中应用;(iii) 幼苗在培养基中发芽并直接生长, 不需要迁移到水培系统;(iv) 可密切监督苗根发育/生长, 并无损伤地收获幼苗;并且 (v) 它使有可能大规模地工作, 保持生理条件。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. 液体和固态培养基的制备
- 用半强力 Murashige 和 Skoog (MS) 培养基与维生素 [0.0125 毫克/升氯化钴五水合物, 0.0125 毫克/升铜 (ii) 硫酸盐五水, 18.35 毫克/升的 ethylenediaminetetraacetate 铁钠, 3.10 毫克/升硼酸, 0.415 毫克/升的碘化钾, 硫酸锰的8.45 毫克/升, 钼酸钠的0.125 毫克/升, 硫酸锌水合物的4.30 毫克/升, 氯化钙的166.01 毫克/升, 磷酸二氢钾85毫克/升, 950 毫克/升硝酸钾, 硫酸镁90.27 毫克/升, 825 毫克/升的硝酸铵, 1 毫克/升的甘氨酸, 50 毫克/升的肌醇, 0.25 毫克/升的烟酸, 0.25 毫克/升的盐酸哆, 和0.05 毫克/升的盐酸硫胺胺] 补充0.25 克/升的MES, 并调整 pH 值为5.8 与10米 KOH。
- 添加10克/升的琼脂, 使一个半强度的 MS 固体培养基。蒸压釜的介质在121°c 20 分钟前使用。
2. 水培系统组装
注: 应严格遵循这些步骤, 建立水培系统。
-
材料灭菌
- 包装在蒸压袋的吸管尖端机架 (无盖), 将用作 minitanks。蒸气压机架在121°c 20 分钟, 15 psi。
注: 我们使用的聚丙烯吸管尖架有以下尺寸: 120 毫米 (长) x 89 毫米 (宽) x 55 毫米 (高度)。吸管尖端平坦的表面必须有一个区域, 以增加培养基。其他刀尖架可以使用 (见材料表)。
注: 在整个水培系统的组装过程中, 有必要使用一个层流罩, 必须在使用前用70% 乙醇清洗和消毒。实验者必须穿上实验室的外衣, 洗手和暴露的皮肤, 用70% 乙醇消毒。手套是可选的, 除了药物应用。 - 在进入层流罩之前, 用70% 乙醇清洁所有上面描述的附件 (一次性塑料盒、胶带、吸管、剪刀和镊子)。如果引擎盖允许, 在水培系统的组装之前打开紫外线10分钟, 以保持工作区域被净化。
- 包装在蒸压袋的吸管尖端机架 (无盖), 将用作 minitanks。蒸气压机架在121°c 20 分钟, 15 psi。
-
Minitank 装配
- 用胶带封住吸管尖端的上表面 (图 1B)。如有可能, 将其留在紫外线照射下10分钟。
- 使用多通道吸管 (图 1C), 在每个井中添加180µL 的熔融固体 MS 培养基 (稍暖)。
注: 在准备许多坦克时, 使用热板防止 MS 介质凝固。 - 允许介质完全凝固 (约30分钟)。
注: 在凝固期间, UV 光可以打开。 - 完全用液体 MS 培养基 (图 1D) 填满吸管尖端架, 确保固体和液体介质之间有密切的接触。
- 卸下吸管尖端平面上表面的胶带, 仔细地将其安装在机架上。水培系统现在已经准备好接收被灭菌的种子。
3. 种子杀菌
- 在1.5 毫升的微细中放置 500拟南芥种子。根据实验所需的植物数量, 尽可能多地使用管内。
- 用70% 乙醇洗净种子, 用温和的搅拌2分钟。让种子安定下来, 然后小心地去除乙醇。
- 添加1毫升的10% 次氯酸钠溶液含有2µL 的吐温20洗涤剂。搅动解决方案为5分钟. 仔细删除解决方案。
- 用无菌蒸馏水冲洗种子, 直到全部漂白残渣全部清除 (大约 5x)。
注: 在表面杀菌后, 种子浸泡在无菌蒸馏水中, 在黑暗中分层4摄氏度, 以同步发芽。
注:狗尾草贝(加入 A10.1) 的种子在浓硫酸中 preincubated 15 分钟 (打破物理休眠), 在无菌蒸馏水中彻底冲洗, 然后用5% 次氯酸钠溶液杀灭。包含0.1% 吐温20为5分钟以温和的鼓动21。其余的灭菌步骤与所描述的拟南芥种子相同。
4. 种子应用
- 用一把不育的手术刀, 稍微切开200µL 尖端的肢体。
- 将拟南芥种子吸进吸管尖平面上表面的固体培养基中。注意介质不从单位松开;否则, 种子将被着色, 幼苗不会正常生长 (图 1E)。
注: 对狗尾草种子使用无菌镊子 (胚向上定位)。 - 储存尽可能多的 minitanks 在一次性塑料盒内保持高湿度和保持环境免受微生物 (图 1F)。
- 用胶带密封一次性塑料盒, 避免污染。
- 将水培系统放入生长室中, 适当的生长条件为感兴趣的植物。
注: 在这项工作中, 使用了以下条件: 75% 的湿度, 150 µmol m-2 s-1的辐照度和春分条件 12 h 光 (21 °c)/12 h 暗 (19 °c) 为拟南芥, 或300µmol m-2 s-1的狗尾草的辐照度和 12 h 光 (28 °c)/12 h 暗 (25 °c) (图 1G和1H)。
5. 验证使用该水培系统抑制雷帕霉素激酶的靶向性
注: 这一水培系统最初是为了促进对植物的化学管理而开发的, 一般来说, 在大型实验中应用是非常昂贵的。作为一个概念的证明, atp 竞争抑制剂 AZD-8055, 这是已知的专门针对 atp 结合部位的 tor 蛋白激酶22, 被用来跟踪抑制 tor 活动的种子, Columbia-0 幼苗 ( 诺丁汉拟南芥股票中心, NASC ID: N22681)。这里简要描述了所使用的协议。
- 根据上文所述的气候条件, 将种子培至1.04 级, BBCH23级 (约 11 d)。用含有0.05% 亚砜 (控制)、2µM AZD-8055 (TOR 抑制剂) 稀释的亚砜中的新鲜培养基取代营养液, 或在夜间 (EN) 结束时不进行治疗 (模拟)。
- 在治疗后, 在不同的时间点收获一些幼苗, 并将它们分离成根和芽。将样品冷冻在液氮中, 将其研磨成机械磨床中的细粉 (见材料表), 并将粉末贮存在-80 摄氏度, 直至使用。
- 应用免疫印迹对40S 核糖体蛋白 S6 (RPS6) 的磷酸化和非磷酸化形式进行了研究。24。
- 漂白完整的幼苗为样品脱色, 洗涤他们在蒸馏水, 浸泡他们在碘溶液中5分钟25, 并且相片显微镜的幼苗 (0.63X 目标, 20x 近似, 和7.5x 大小) 为淀粉含量的定性评价。
- 在酶降解和释放葡萄糖 spectrophotometrically 的测定后, 将其与 NADP+ 26、27的还原量相耦合, 量化淀粉。
- 进行总 RNA 提取、cDNA 合成和定量 rt-pcr 检测, Caldana等。28评估与不同类型的应力相关的基因的表达水平。
- 可选, 在类似气候条件下, 在 0.1 L 容量的塑料罐中种植园艺基质的幼苗 [60% 的湿度, 150 µmol m-2 s-1的辐照度, 和春分条件 12 h 光 (21 °c)/12 h 暗 (19 °c)] 为了比较它们与幼苗生长的培。
注: 用于基因表达测定的靶基因为ABF3 (At4g34000)、 ASN1 (At3g47340) 和TPS5 (At4g17770), 其表达水平采用增量 Ct 法29 ACT2 (At3g18780) 或PDF2 (At4g04890) 作为内部参考基因, 假设100% 的 PCR 放大效率横跨所有样品。用于定量 PCR 的寡核苷酸对: ABF3 (GTTCTCAACCTGCAACACAGTGC;TCCAGGAGATACTGCTGCAACC), ASN1 (AGGTGCGGACGAGATCTTTG;GTGAAGAGCCTTGATCTTGC), TPS5 (CTGCTCTGATGCTCCTTCTTCC;AAGCTGGTTTCCAACGATGATG), ACT2 (CGTACAACCGGTATTGTGCTGG;CTCTCTCTGTAAGGATCTTCATG) 和PDF2 (TAACGTGGCCAAAATGATGC;GTTCTCCACAACCGCTTGGT)。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
TOR 激酶是一种主要的调节剂, 它集成了营养和能量信号, 促进了所有真核生物的细胞增殖和生长。在植物中阐明 tor 功能的努力包括通过 RNA 干涉或人工 microRNA28、30、31, 产生含有 TOR 条件压制的拟南芥转基因线。考虑到 TOR 击倒植物的胚胎致死表型32,33,34,35。大多数有条件的转基因品系都受雌二醇、地塞米松、或乙醇诱导促进剂的控制, 也可以利用这种水培系统。
在拟南芥中, TOR 活动的一个众所周知的目标是核糖体蛋白 S6 激酶 (S6K)34、36、37、38的直接磷酸化。磷酸化后, S6K 进一步 phosphorylates 40S 核糖体蛋白 S6 (RPS6), 影响核糖体蛋白的转化24,39,40。最近, 已经证明, 磷酸化的 RPS6 Ser240 网站是一个很好的标志, TOR 活动24。免疫印迹法化验证实, 药物管理局30分钟后不久, 根和芽中 Ser240 磷酸化明显减少 (图 2)。在所使用的实验条件下, AZD-8055 也被证明是一种强有力的 TOR 抑制剂, 它能迅速压抑其激酶活性。
转基因拟南芥线以降低 tor 基因的表达和 tor 复合物的成分呈现明显的淀粉过剩表型28,31。用卢戈液溶液进行淀粉的定性分析, 揭示了昼夜周期中淀粉积累和降解的预期模式 (图 3)。未接受亚砜或 AZD-8055 的幼苗在夜间 (EN) 的叶子中没有更大的淀粉积累, 控制植物中的淀粉积累 (接受0.05% 亚砜) 与文献一致。41,42. 此外, 与对照苗相比, AZD-8055 处理的植物在 EN 上呈现出较多的剩余淀粉。结果表明, 所提出的水培系统在模拟生理条件下生长的幼苗是有用的。该系统还使确认的淀粉过剩表型典型的抑制 TOR 复杂成分24,28,31。
淀粉含量也用一种敏感的方法进行了精确的测量, 表明 AZD-8055 处理导致在一天结束 (ED) 和 EN 中含有显著较高的淀粉含量的幼苗与亚砜处理的控制相比较。植物 (图 4)。淀粉在白天积累, 并 remobilized 过夜以维持新陈代谢活动, 主要是对其他植物器官41,42的呼吸和蔗糖的连续出口。在正常情况下, 只有一小部分淀粉 (在5% 和10% 的金额在 ED) 仍然在 EN43,44,45。这些结果证明, 在 TOR 压迫下观察到的淀粉过量表型发生在昼夜周期。
培种植的植物被比作在一个园艺基质种植的幼苗在非常相似的气候条件下, 关于脱落酸反应元素结合因子 3 (ABF3) 基因的表达水平 (图5A), 它直接与内 ABA 水平相关, 这类激素因其在多种非生物胁迫反应中的作用而被广泛称为标记,46、47、48。虽然在水培系统中生长的幼苗的ABF3水平显著提高, 但天门冬合酶 1 (ASN1) 的表达不受亚砜或 AZD 治疗的影响 (图 5B)。然而, 在 TOR 抑制后 , 海藻糖磷酸合酶 5 (TPS5) 明显增加8小时 (图 5B)。ASN1和TPS5反应低和高糖水平49,50,51,52,53,54, 建议这些植物并没有经受能量的压力。
图 1: 用于装配水培系统的工作流.请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: TOR 抑制对不同组织 RPS6 磷酸化的影响拟南芥. 免疫印迹法显示了 (A) 根和 (B) RPS6 2 µM AZD-8055 或 0.05%二甲基亚砜 (对照) 处理的幼苗提取物中总和磷酸化的丰度。值表示由非磷酸化蛋白 RPS6 正常化的比值。抗肌动蛋白抗体作为负荷控制。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3:拟南芥用卢戈液试剂染色的幼苗.治疗与2µM AZD-8055 或0.05% 亚砜 (控制) 被应用在 EN (红色箭头) 和与模拟苗 (无治疗) 比较。幼苗在治疗应用之前 (0 小时) 和在 12 h (ED) 和 24 h (EN) 在治疗以后被收获了, 由黑箭头指示。请单击此处查看此图的较大版本.
图 4: TOR 抑制对淀粉含量的影响拟南芥幼苗.在治疗后 (0 小时) 和12小时 (ED) 或 24 h (EN) 酶, 用2µM AZD-8055 (黑色) 或0.05% 亚砜 (控制, 白色) 测定淀粉。显示的值是平均值, 即标准误差 (SE) (n = 4)。使用学生的t检验, 用 AZD-8055 和亚砜处理的幼苗之间的显著差异, 用星号表示: * (p < 0.05) 和 ** (p < 0.001)。请单击此处查看此图的较大版本.
图 5: 应激相关基因的表达水平.(A) 培和基质生长的拟南芥Col-0 幼苗ABF3转录的比较。(B) 对2µM AZD-8055 和0.05% 二甲基亚砜处理的拟南芥幼苗ASN1和TPS5记录进行比较。规范化的表达式级别显示为 2 ^ (-dCt)。显示的值是平均值 (n = 3)。使用学生的t测试的显著差异用星号表示: ** (P < 0.001)。请单击此处查看此图的较大版本.
补充图 1:这种体外培水系统使种子萌发和均匀的幼苗得以同步.C3 和 贝(C4) 种子在该系统中直接发芽。(A和C) 幼苗在发育阶段均同质性, 并在 11 d (拟南芥) 或 7 d (狗尾草) 后应用。(B和D) 根系直接生长到营养液中, 促进了不同物质的添加和吸收。这些结果有力地表明, 该系统为植物生长提供了一个最佳的环境, 可以用来有效地进行广泛的化验。此外, 这种水培系统对大型实验非常有用。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
这种优化的培水结构能够成功地培养植物的体外培养。种子在吸管尖端平坦表面的固体培养基上发芽良好, 与种子浸泡在营养液中的系统相比, 有相当大的增益。该系统的一个很好的优点是在幼苗发育过程中, 根直接接触液体培养基, 而不需要迁移。此外, 化学处理可以很容易地应用于液体介质中, 减少体积。湿度保持高, 避免了养分溶液的蒸发和补给。此外, 在幼苗建立过程中, 可以很容易地获得均匀生长和发育, 并且在这个发育阶段1、10、18 的小罐和幼苗工作时不需要曝气..为了保证系统完全免受污染, 关键步骤是在其组装过程中使用的任何材料和强化护理的灭菌。由于不可能对蒸压釜中的某些部件 (例如一次性塑料盒) 进行消毒, 因此强烈建议先用70% 乙醇将其清除, 然后再使用一段短时间的 UV 光。在我们的经验中, 使用 UV 光, 在用胶带封平表面和在介质凝固过程中, 也避免了细菌和真菌的污染。此外, 小心不要触摸媒体, 总是移动的吸管架的侧面。
为了保证幼苗的最佳生长, 监测固体与液体培养基之间的紧密接触, 确保种子萌发后根系完全浸泡是重要的。固体培养基必须充分致密 (10 克/升琼脂) 和完全固化, 以免从平坦的表面松动, 漂浮到营养液中。除拟南芥外, 该系统可用于种植其他植物, 只要种子足够小, 足以适应平坦的水井。在这个意义上, 这里提出的水培方法也有效地种植狗尾草贝, 一个小草, 最近出现作为一个新的模型系统研究 C4光合作用, 应力生物学, 和其他生物能源作物性状55. 与拟南芥类似, 该系统允许生产具有良好根系和大规模 (补充图 1)的均匀生长的狗尾草苗, 因为每个机架都支持96种种子, 确保许多幼苗每生物复制, 因此, 足够的材料为无数的下游应用。大量的复制提高了统计测试的效率, 从而在实验研究中取得了更准确、更可靠的结果56。例如, 使用一个面积仅为1.5 米2的生长室, 我们能够同时种植6000个幼苗, 从而能够对所需的治疗进行反应的时间动力学。此外, 收获的样品可以用于多重和互补的 ' 组学 ' 分析, 可以要求大量的组织 (例如, 免疫印迹法)。这种水培结构对旨在分析不同植物器官 (如根和芽) 的团体特别感兴趣, 因为它能使它们容易快速地分离。
少量研究描述了吸管尖端盒的使用在最初的植物开发之前在转移到更大的水培槽之前11,20, 并且最近, 一个非常相似的系统被使用了评估氨基5周老拟南芥植物的酸性吸收和易位57。此处描述的协议提供了在无菌条件下培育植物的额外好处。
虽然这一系统最初是开发来种植幼苗, 它也可以适合较大的植物。在这种情况下, 值得一提的是, 必须谨慎地将种子放在更远的地方, 以避免在生长过程中尽可能多的遮荫。此外, 曝气可以引入到机架中, 以防止缺氧通过一井的吸管尖扁平, 这是一个常见的问题, 在淹没的拟南芥根长时间生长。由于其无梗的性质, 植物受到多种非生物和生物学的压力, 取决于其周围环境。因此, 考虑到研究的目的和发展阶段, 监测系统中生长的植物是否受到某种压力可能是很重要的。
这里的结果表明, 这种水培系统是非常有用的化学品应用于营养液, 特别是当使用昂贵的物质, 由于小体积的吸管尖端货架。通过 AZD-8055, 我们成功地利用该系统有效地抑制了 TOR 激酶的活性, 证实了其下游靶 RPS6 的磷酸化状态在30分钟的治疗应用后已经受到影响。此外, TOR 抑制导致在白天和黑夜中含有较高淀粉水平的幼苗与对照苗相比。这种化验可以很容易地被用来扩展已经获得的转基因线的观察, 允许诱导性压制的基因编码成分的 TOR 复杂, 或任何其他的兴趣途径。总之, 建议的水培系统具有许多优点, 因为它非常容易组装, 成本低 (主要成分便宜, 可广泛使用), 是多才多艺的 (允许研究完整的幼苗或不同的组织, 在特定或沿植物发育阶段), 并且高度可伸缩性 (它允许在非常小的区域培育大量的幼苗)。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
这项工作得到圣保罗研究基金会 (FAPESP) 的支持;格兰特 12/19561-0) 和普朗克社会。Araújo (FAPEMIG 14/30594), 卡罗莱纳 c. 蒙特卡罗 (FAPESP;赠款 14/10407-3), Valéria 马夫拉 (FAPESP;赠款 14/07918-6) 和薇薇安妮 (海角/CNPEM 24/2013) 感谢研究金。作者感谢 Bourgin (INRA, 凡尔赛, 法国) 的基督教迈耶, 慷慨地为 RPS6 提供抗体。作者感谢室温硫化 UNICAMP 和 Aparecido de 索萨 Manoel 在录音过程中的技术支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Ethanol | Merck | 100983 | |
| Sodium hypochlorite solution | Sigma-Aldrich | 425044 | |
| Polysorbate 20 | Sigma-Aldrich | P2287 | |
| Murashige and Skoog (MS) medium including vitamins | Duchefa Biochemie | M0222 | |
| 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) monohydrate | Duchefa Biochemie | M1503 | |
| Agar | Sigma-Aldrich | A7921 | |
| Potassium hydroxide | Sigma-Aldrich | 484016 | |
| Laminar flow hood | Telstar | BH-100 | |
| Hotplate | AREC | F20510011 | |
| Growth chamber | Weiss Technik | HGC 1514 | |
| Glass Petri dish (150 mm x 25 mm) | Uniglass | 189.006 | |
| 200 μL pipette tip racks | Kasvi | K8-200-5 * | |
| 300 μL multichannel pipette | Eppendorf | 3122000060 | |
| 300 μL pipette tips | Eppendorf | 30073088 | |
| 200 μL pipette | Eppendorf | 3120000054 | |
| 200 μL pipette tips | Eppendorf | 30000870 | |
| Scissors | Tramontina | 25912/108 | |
| Tweezer | ABC Instrumentos | 702915 | |
| Scalpel blade | Sigma-Aldrich | S2771 | |
| Adhesive transparent tape (45mm x 50m) | Scotch 3M | 5803 | |
| Disposable plastic boxes, external dimensions: 353 mm (L)x 178 mm (W) x 121mm (H) | Maxipac | 32771 |
References
- Conn, S. J., et al. Protocol: Optimising hydroponic growth systems for nutritional and physiological analysis of Arabidopsis thaliana and other plants. Plant Methods. 9, 4 (2013).
- Gibeaut, D. M., Hulett, J., Cramer, G. R., Seemann, J. R. Maximal Biomass of Arabidopsis thaliana Using a Simple, Low-Maintenance Hydroponic Method and Favorable Environmental Conditions. Plant Physiology. 115, 317-319 (1997).
- Nguyen, N. T., McInturf, S. A., Mendoza-Cózatl, D. G. Hydroponics: A Versatile System to Study Nutrient Allocation and Plant Responses to Nutrient Availability and Exposure to Toxic Elements. Journal of Visualized Experiments. (113), e54317 (2016).
- Koevoets, I. T., Venema, J. H., Elzenga, J. T. M., Testerink, C. Roots Withstanding their Environment: Exploiting Root System Architecture Responses to Abiotic Stress to Improve Crop Tolerance. Frontiers in Plant Science. 7, 1335 (2016).
- Arteca, R. N., Arteca, J. M. A novel method for growing Arabidopsis thaliana plants hydroponically. Physiologia Plantarum. 108, 188-193 (2000).
- Wang, R., Okamoto, M., Xing, X., Crawford, N. M. Microarray analysis of the nitrate response in Arabidopsis roots and shoots reveals over 1,000 rapidly responding genes and new linkages to glucose, trehalose-6-phosphate, iron, and sulfate metabolism. Plant Physiology. 132, 556-567 (2003).
- Hirai, M. Y., et al. Integration of transcriptomics and metabolomics for understanding of global responses to nutritional stresses in Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 10205-10210 (2004).
- Alatorre-Cobos, F., et al. An improved, low-cost, hydroponic system for growing Arabidopsis and other plant species under aseptic conditions. BMC Plant Biology. 14, 69 (2014).
- Umehara, M., et al. Inhibition of shoot branching by new terpenoid plant hormones. Nature. 455, 195-200 (2008).
- Arteca, J. M., Arteca, R. N. Brassinosteroid-induced exaggerated growth in hydroponically grown Arabidopsis plants. Physiologia Plantarum. 112, 104-112 (2001).
- Bindschedler, L. V., Palmblad, M., Cramer, R. Hydroponic isotope labelling of entire plants (HILEP) for quantitative plant proteomics; an oxidative stress case study. Phytochemistry. 69, 1962-1972 (2008).
- Huege, J., et al. GC-EI-TOF-MS analysis of in vivo carbon-partitioning into soluble metabolite pools of higher plants by monitoring isotope dilution after 13CO2 labelling. Phytochemistry. 68, 2258-2272 (2007).
- Berezin, I., Elazar, M., Gaash, R., Avramov-Mor, M., Shaul, O. The Use of Hydroponic Growth Systems to Study the Root and Shoot Ionome of Arabidopsis thaliana. Hydroponics: A Standard Methodology for Plant Biological Researches. Asao, T. , InTechOpen. 135-152 (2012).
- Smeets, K., et al. Critical evaluation and statistical validation of a hydroponic culture system for Arabidopsis thaliana. Plant Physiology and Biochemistry. 46, 212-218 (2008).
- Huttner, D., Bar-zvi, D. An improved, simple, hydroponic method for growing Arabidopsis thaliana. Plant Molecular Biology Reporter. 21, 59-63 (2003).
- Battke, F., Schramel, P., Ernst, D. A novel method for in vitro culture of plants: Cultivation of barley in a floating hydroponic system. Plant Molecular Biology Reporter. 21, 405-409 (2003).
- Negi, M., Sanagala, R., Rai, V., Jain, A. Deciphering Phosphate Deficiency-Mediated Temporal Effects on Different Root Traits in Rice Grown in a Modified Hydroponic System. Frontiers in Plant Science. 7, 550 (2016).
- Tocquin, P., et al. A novel high efficiency, low maintenance, hydroponic system for synchronous growth and flowering of Arabidopsis thaliana. BMC Plant Biology. 3, 2 (2003).
- Schlesier, B., Bréton, F., Mock, H. P. A hydroponic culture system for growing Arabidopsis thaliana plantlets under sterile conditions. Plant Molecular Biology Reporter. 21, 449-456 (2003).
- Norén, H., Svensson, P., Andersson, B. A convenient and versatile hydroponic cultivation system for Arabidopsis thaliana. Physiologia Plantarum. 121, 343-348 (2004).
- Martins, P. K., Ribeiro, A. P., da Cunha, B. A. D. B., Kobayashi, A. K., Molinari, H. B. C. A simple and highly efficient Agrobacterium-mediated transformation protocol for Setaria viridis. Biotechnology Reports. 6, 41-44 (2015).
- Montané, M. H., Menand, B. ATP-competitive mTOR kinase inhibitors delay plant growth by triggering early differentiation of meristematic cells but no developmental patterning change. Journal of Experimental Botany. 64, 4361-4374 (2013).
- Boyes, D. C., et al. Growth stage-based phenotypic analysis of Arabidopsis: a model for high throughput functional genomics in plants. The Plant Cell. 13, 1499-1510 (2001).
- Dobrenel, T., et al. The Arabidopsis TOR Kinase Specifically Regulates the Expression of Nuclear Genes Coding for Plastidic. Frontiers in Plant Science. 7, 1611 (2016).
- Lunn, J. E., Furbank, R. T. Localisation of sucrose-phosphate synthase and starch in leaves of C4 plants. Planta. 202, 106-111 (1997).
- Hendriks, J. H. M., Kolbe, A., Gibon, Y., Stitt, M., Geigenberger, P. ADP-Glucose Pyrophosphorylase Is Activated by Posttranslational Redox-Modification in Response to Light and to Sugars in Leaves of Arabidopsis and Other Plant Species. Plant Physiology. 133, 838-849 (2003).
- Stitt, M., Lilley, R. M., Gerhardt, R., Heldt, H. W. Metabolite levels in specific cells and subcellular compartments of plant leaves. Methods in Enzymology. Fleischer, S., Fleischer, B. 174, Academic Press. Amsterdam, The Netherlands. 518-552 (1989).
- Caldana, C., et al. Systemic analysis of inducible target of rapamycin mutants reveal a general metabolic switch controlling growth in Arabidopsis thaliana. The Plant Journal. 73, 897-909 (2013).
- Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT method. Methods. 25, 402-408 (2001).
- Dobrenel, T., et al. Sugar metabolism and the plant target of rapamycin kinase: a sweet operaTOR? Frontiers in Plant Science. 4, 93 (2013).
- Moreau, M., et al. Mutations in the Arabidopsis homolog of LST8/GβL, a partner of the target of Rapamycin kinase, impair plant growth, flowering, and metabolic adaptation to long days. The Plant Cell. 24, 463-481 (2012).
- Deprost, D., et al. The Arabidopsis TOR kinase links plant growth, yield, stress resistance and mRNA translation. EMBO Reports. 8, 864-870 (2007).
- Menand, B., et al. Expression and disruption of the Arabidopsis TOR (target of rapamycin) gene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 6422-6427 (2002).
- Mahfouz, M. M., Kim, S., Delauney, A. J., Verma, D. P. Arabidopsis TARGET OF RAPAMYCIN Interacts with RAPTOR, Which Regulates the Activity of S6 Kinase in Response to Osmotic Stress Signals. The Plant Cell. 18, 477-490 (2006).
- Zhang, R., et al. ScFKBP12 bridges rapamycin and AtTOR in Arabidopsis. Plant Signaling & Behavior. 8, e26115 (2013).
- Schepetilnikov, M., et al. TOR and S6K1 promote translation reinitiation of uORF-containing mRNAs via phosphorylation of eIF3h. The EMBO Journal. 32, 1087-1102 (2013).
- Schepetilnikov, M., et al. Viral factor TAV recruits TOR/S6K1 signalling to activate reinitiation after long ORF translation. The EMBO Journal. 30, 1343-1356 (2011).
- Xiong, Y., et al. Glucose-TOR signalling reprograms the transcriptome and activates meristems. Nature. 496, 181-186 (2013).
- Creff, A., Sormani, R., Desnos, T. The two Arabidopsis RPS6 genes, encoding for cytoplasmic ribosomal proteins S6, are functionally equivalent. Plant Molecular Biology. 73, 533-546 (2010).
- Turck, F., Zilbermann, F., Kozma, S. C., Thomas, G., Nagy, F. Phytohormones participate in an S6 kinase signal transduction pathway in Arabidopsis. Plant Physiology. 134, 1527-1535 (2004).
- Gibon, Y., et al. Adjustment of diurnal starch turnover to short days: Depletion of sugar during the night leads to a temporary inhibition of carbohydrate utilization, accumulation of sugars and post-translational activation of ADP-glucose pyrophosphorylase in the followin. Plant Journal. 39, 847-862 (2004).
- Smith, A. M., Stitt, M. Coordination of carbon supply and plant growth. Plant, Cell & Environment. 30, 1126-1149 (2007).
- Smith, A. M., Zeeman, S. C., Smith, S. M. Starch Degradation. Annual Review of Plant Biology. 56, 73-98 (2005).
- Orzechowski, S. Starch metabolism in leaves. Acta Biochimica Polonica. 55, 435-445 (2008).
- Gibon, Y., et al. Adjustment of growth, starch turnover, protein content and central metabolism to a decrease of the carbon supply when Arabidopsis is grown in very short photoperiods. Plant, Cell & Environment. 32 (7), 859-874 (2009).
- Kim, J. B., Kang, J. Y., Soo, Y. K. Over-expression of a transcription factor regulating ABA-responsive gene expression confers multiple stress tolerance. Plant Biotechnology Journal. 2, 459-466 (2004).
- Vishwakarma, K., et al. Abscisic Acid Signaling and Abiotic Stress Tolerance in Plants: A Review on Current Knowledge and Future Prospects. Frontiers in Plant Science. 8, 161 (2017).
- Yoshida, T., et al. Four Arabidopsis AREB/ABF transcription factors function predominantly in gene expression downstream of SnRK2 kinases in abscisic acid signalling in response to osmotic stress. Plant, Cell & Environment. 38, 35-49 (2015).
- Koch, K. E. Carbohydrate-Modulated Gene Expression in Plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 47, 509-540 (1996).
- Price, J., Laxmi, A., St Martin, S. K., Jang, J. C. Global transcription profiling reveals multiple sugar signal transduction mechanisms in Arabidopsis. The Plant Cell. 16, 2128-2150 (2004).
- Thimm, O., et al. mapman: a user-driven tool to display genomics data sets onto diagrams of metabolic pathways and other biological processes. The Plant Journal. 37, 914-939 (2004).
- Bläsing, O. E., et al. Sugars and Circadian Regulation Make Major Contributions to the Global Regulation of Diurnal Gene Expression in Arabidopsis. The Plant Cell. 17, 3257-3281 (2005).
- Osuna, D., et al. Temporal responses of transcripts, enzyme activities and metabolites after adding sucrose to carbon-deprived Arabidopsis seedlings. The Plant Journal. 49, 463-491 (2007).
- Yadav, U. P., et al. The sucrose-trehalose 6-phosphate (Tre6P) nexus: specificity and mechanisms of sucrose signalling by Tre6P. Journal of Experimental Botany. 65, 1051-1068 (2014).
- Brutnell, T. P., et al. Setaria viridis: A Model for C4 Photosynthesis. The Plant Cell. 22, 2537-2544 (2010).
- Altman, N., Krzywinski, M. Points of Significance: Clustering. Nature Methods. 14, 545-546 (2017).
- Pratelli, R., Boyd, S., Pilot, G. Analysis of amino acid uptake and translocation in Arabidopsis with a low-cost hydroponic system. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 179, 286-293 (2016).
