Visualisere og måle rot vekst i situ er ekstremt utfordrende. Vi presenterer en passelig rhizobox metode for å spore root utvikling og spredning over tid i respons til nærings berikelse. Denne metoden brukes til å analysere mais genotypic forskjeller i roten plastisitet som svar på en organisk nitrogen kilde.
Røttene er notorisk vanskelig å studere. Jordsmonnet er både visuelle og mekanisk barriere, gjør det vanskelig å spore røtter i situ uten ødeleggende harvest eller dyrt utstyr. Vi presenterer en passelig og rimelig rhizobox metode som tillater ikke-destruktiv visualisering av rot vekst over tid og er spesielt godt egnet til å studere rot plastisitet svar lokalisert ressurs patcher. Metoden ble validert ved å vurdere mais genotypic variasjon i plastisitet Svar å oppdateringer som inneholder 15N-merket Belgfrukt rester. Metodene er beskrevet å få representativt utviklingsmessige målinger over tid, måle rot lengde tetthet i ressurser som inneholder og kontroll, beregner rot vekstrater og bestemmer 15N utvinning av plante røtter og skyter. Fordeler, advarsler og potensielle fremtidige anvendelser av metoden er også diskutert. Selv om omsorg må tas for å sikre at eksperimentelle forhold ikke skjevhet rot vekst data, gir rhizobox protokollen presenteres her pålitelige resultater hvis utført med tilstrekkelig oppmerksomhet på detaljer.
Selv om ofte oversett i forhold til sine aboveground kolleger, røtter spille en avgjørende rolle i anlegget næringsstoffer oppkjøpet. Gitt den betydelige karbon prisen for rot konstruksjon og vedlikehold, planter utviklet seg mekanismer for å utvikle røtter bare der beite er verdt investeringen. Rotsystem kan dermed effektivt og dynamisk min ressurs oppdateringer av voksende i hotspots, upregulating priser på opptak, og raskt translocating næringsstoffer til phloem for videre transport1. Plastisitet svar kan variere mye mellom plante arter eller genotyper2,3 og avhengig av kjemiske form av næringsstoffer involvert4,5. Variasjon i roten plastisitet bør utforskes videre som forstå komplekse rot Svar å heterogene jord ressurser kunne informere avl og ledelse strategier for å øke nærings bruk effektiviteten i landbruket.
Til tross for sin nødvendighet og relevans for forståelse anlegget systemer gir visualisere og kvantifisere rot plastisitet på relevante skalaer tekniske utfordringer. Utgravningene rot kronen fra jord (“shovelomics”6) er en felles metode, men fin røtter utnytte små porer mellom jord aggregat, og utgraving uunngåelig fører til en viss grad av tap av disse skjøre røtter. Videre gjør destruktive harvest det umulig å følge endringer i en rot over tid. In situ tenkelig metoder som X-ray beregnet tomografi tillate direkte visualisering av røtter og jord ressurser på høy romlig oppløsning7, men er dyrt og krever spesialisert utstyr. Hydroponic eksperimenter unngå betingelser i forbindelse med utpakking røtter fra jord, men roten morfologi og arkitektur varierer i vandige media sammenlignet med mekanisk begrensninger og Biofysiske kompleksiteten av jord8,9. Endelig kan ikke rhizosphere prosesser og funksjoner integreres med utviklingsmessige plastisitet i disse kunstige medier.
Vi presenterer en protokoll for bygging og bruk av rhizoboxes (smale, klare ensidig rektangulære beholdere) som rimelig, tilpasses å karakterisere akselerere veksten i jord over tid. Spesialdesignet rammer oppfordrer røttene å vokse fortrinnsvis mot bakpanelet på grunn av gravitropism, øke nøyaktigheten av rot lengdemål. Rhizoboxes brukes vanligvis til å studere rot vekst og rhizosphere vekselsvirkningene10,11,12, men metoden som presenteres her tilbyr en fordel i enkelhet med endelt design og billig materialer, og er utformet for å studere rot Svar å lokalisere næringsstoffer. Metoden kan imidlertid også være tilpasset å studere en rekke andre rot og rhizosphere prosesser som intra/interspecies konkurranse, romlige fordelingen av kjemiske forbindelser, mikrober eller enzym aktivitet. Her undersøke vi genotypic forskjeller mais hybrider svar på flekker av 15N-merket Belgfrukt rester og høydepunkt representant resultater å validere metoden rhizobox.
Rhizoboxes beskrevet i denne protokollen kan brukes til å svare på varierte spørsmål i rot og rhizosphere, og har funnet mangfoldig bruker andre steder10,20,21,22,23 , 24 , 25. andre forskere har fanget time-lapse bilder rhizoboxes21,2…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker å erkjenne anonyme vurderinger for deres tilbakemeldinger, samt JC Cahill og Tan Bao første retningslinjer for utvikling av rhizobox-protokollen. Midler ble gitt av Foundation for mat og landbruk forskning, oss Department of Agriculture (USDA) National Institute for mat og jordbruk, landbruket eksperiment stasjon prosjektet CA-D-PLS-2332-H, til A.G. og UC Davis avdeling av anlegget Vitenskap gjennom en fellesskap til JS
1.27 cm diameter PVC pipe | JM Eagle | 530048 | 305 cm per box, cut into lengths as specified in the protocol |
PVC side elbows | Lasco | 315498 | 2 per box |
PVC 90-degree elbows | Charlotte | PVC 02300 0600 | 4 per box |
PVC T joints | Charlotte | PVC 02402 0600 | 4 per box |
Extruded acrylic panes | TAP Plastics | N/A | 2 per box, 0.64 cm thick x 40.5 cm wide x 61 cm long |
HDPE spacers (sides) | TAP Plastics | N/A | 2 per box, 0.64 cm thick x 2.5 cm wide x 57 cm long |
HDPE spacers (bottom) | TAP Plastics | N/A | 1 per box, 0.64 cm thick x 2.5 cm wide x 40.5 cm long |
HDPE spacers (patch) | TAP Plastics | N/A | 2 per box, 0.64 cm thick x 3.8 cm wide x 28 cm long |
Polyester batting | Fairfield | #A-X90 | 2.5 cm x 40.5 cm strip per box |
20-thread screws | N/A | N/A | 3.2 cm long, 0.64 cm diameter |
Washers | N/A | N/A | 0.64 cm internal diameter |
Hex nuts | N/A | N/A | sized to fit the screws |
Light deprivation fabric | Americover, Inc. | Bold 8WB26.5 | 1 piece 95 cm wide and 69 cm long per box |
Sand | Quikrete | No. 1113 | |
Field soil | N/A | N/A | |
Transparencies for tracing | FXN | FXNT1319100S | One per side of the box to be traced |