Method Article

Bir model tesisi Arabidopsis thaliana Thigmomorphogenesis çalışması Için bir işgücü tasarrufu ve tekrarlanabilen dokunma-Force sinyalizasyon mutant ekran Protokolü

DOI:

10.3791/59392

⸱

August 6th, 2019

 ,  ,  ,  , 
1Division of Life Science, Energy Institute, Institute for the Environment, The Hong Kong University of Science and Technology, 2Shenzhen Research Institute, The Hong Kong University of Science and Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nazik bir dokunma kuvveti yükleme makinesi insan saç fırçaları, robotik kollar ve bir kumandanın inşa edilmiştir. Saç fırçaları makineye monte edilen robotik kollar tarafından tahrik edilir ve bitkiler üzerinde dokunmatik kuvvet uygulamak için periyodik olarak hareket ederler. Makine odaklı saç dokunuşlarının gücü, manuel olarak uygulanan dokunuşlarla karşılaştırılabilir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bitkiler hem hücre içi hem de hücre dışı mekanik stimülasyon (veya kuvvet sinyalleri) yanıt ve özel morfolojik değişiklikler, denilen bir thigmomorphogenesis geliştirmek. Geçtiğimiz yıllarda, birkaç sinyal bileşenleri tespit edilmiş ve mechanotransdution dahil olmak üzere bildirilen (örneğin, kalsiyum iyon bağlayıcı proteinler ve jasmonik asit biyosentez enzimleri). Ancak, kuvvet sinyalizasyon veya thigmomorphogenesis çalışmada araştırmanın nispeten yavaş hızı büyük ölçüde iki nedenden dolayı atfedilir: thigmomorphogenesis ve kuvvet gücü hataları zahmetli insan el manipüle dokunmatik indüksiyon için gereksinimi insanların el dokunma ile ilişkili. Bir bitki organizmasında dış kuvvet yükleme verimliliğini artırmak için, otomatik bir dokunmatik kuvvet yükleme makinesi inşa edilmiştir. Bu robotik kol odaklı saç fırçası dokunuşları, işgücü tasarrufu ve kolayca tekrarlanabilen dokunmatik kuvvet simülasyonu, sınırsız sayıda dokunma tekrarlama ve ayarlanabilir dokunmatik mukavemeti sağlar. Bu saç dokunma-kuvvet yükleme makinesi dokunmatik kuvvet sinyalizasyon mutantlar ve bitki thigmomorphogenesis phenomics çalışma hem büyük ölçekli tarama için kullanılabilir. Buna ek olarak, insan saçı gibi dokunma malzemeleri, hayvan saçı, ipek ipliği ve pamuk lifleri gibi diğer doğal malzemelerle değiştirilebilir. Makinede otomatik hareket eden kollar, sırasıyla yağmur damlaları ve rüzgarın doğal kuvvetlerini taklit etmek için su yağmurlama memeleri ve hava Blower ile donatılmış olabilir. Bu otomatik saç dokunma-kuvvet yükleme makinesini elle gerçekleştirilen pamuk çubuklu dokunuşuyla birlikte kullanarak, iki kuvvet sinyalizasyon mutantların dokunmatik yanıtı araştırdık, MAP kınase KINASE 1 (MKK1) ve MKK2 tesisleri . Dokunmatik kuvvet yüklü vahşi tip bitkiler ve iki mutantların phenomes istatistiksel olarak değerlendirildi. Onlar dokunma yanıtı önemli farklılıklar sergilediler.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bitki thigmomorphogenesis Jaffe tarafından icat edildi bir terim, MJ 19731. Bu bir bitki tropism ama iyi bilinen fototropism veya çekim ışığı veya yerçekimi uyaranlara neden gravitropizm farklı2,3. Bu periyodik mekanik stimülasyon ile ilişkili fenotipik değişiklikler açıklar, hangi sıklıkla botanikçiler tarafından önceki zamanlarda gözlenen olmuştur4,5. Yağmur damlaları, Rüzgar, bitki, hayvan ve insan dokunuşları, hatta hayvan ısırıkları, tüm bitkiler4,5sinyalizasyon kuvvet tetikleyici mechano-uyaran farklı türleri olarak kabul edilir. Bitki thigmomorphogenesis özellikleri bolting gecikme, daha kısa bir kök, Otsu bitkiler küçük rozet/yaprak boyutu ve Woody bitkiler6,7,8kalın kök içerir. Bu tigmonastic veya thigmotropic yanıt genellikle Mimoza bitki veya diğer mekanik duyarlı Vines bulunan aksine, bu hızlı dokunma tepkiler daha kolay gözlenen1,9,10. Diğer taraftan thigmomorphogenesis, yavaş büyüme tepkisi nedeniyle gözlemlenmesi nispeten zordur. Thigmomorphogenesis genellikle haftalar veya hatta yıl sürekli kuvvet yükleme stimülasyon takip görülür. Bitki dokunma tepkisi bu eşsiz doğası güçlü bir şekilde dokunmatik kuvvet sinyalizasyon dayanıklı mutantlar izole etmek için insan el dokunma stimülasyon kullanarak ileri genetik ekran gerçekleştirmek için yapar.

Son6 ' da kuvvet sinyal dönüştürücülerinin ve thigmomorphogenesis 6, 11, moleküler ve hücresel biyolojik deneylerin temelindeki moleküler mekanizmaların yapılmasının 12,13,14. Bu çalışmalar, bitki kuvveti sinyal reseptörlerinin özellikle mekanik duyarlı iyon kanalları (msc) ve membran yayılma proteinleri multimeric kompleksleri tarafından oluşan gergin msc kompleksleri oluşur önerdi11,14 , 15. ilk dokunuşla saniye içinde oluşturulan sitoplazmik CA2 + geçici başak. Rüzgar, yağmur, ya da gravi-stimulasyon nükleer olaylara kuvvet sinyalleri geçiş için aşağı kalsiyum sensörleri ile etkileşime girebilir14,16,17,18. Moleküler ve hücresel çalışmalara ek olarak, bitkilerin manuel parmak dokunmadan ileri genetik ekran fitohormonlar ve İkincil metabolitler sonucu dokunma indüklenebilir (TCH) gen ifadesi aşağıdaki dahil olduğunu buldu Touch-Force yükleme13,19. Örnekler için, AOS ve opr320 mutantlar genetik çalışmalarda şimdiye kadar tespit edilmiştir. Ancak, thigmomorphogenesis çalışmada ileri genetik uygulama ile ilgili önemli sorun hala yoğun işgücü dokunmatik yanıt seviyesini quantitating ve genetik mutasyona uğramış büyük bir nüfus dokunmadan için gerekli bireysel bitkiler. Zaman alan sorun da el dokunmadan tabanlı mutant ekran14,20devam ediyor. Bir örnek için, bir dokunma kuvveti stimülasyon bir tur tamamlamak için, bir kişinin tek bir bitki üzerinde 30-60 kez (saniyede bir dokunuş) dokunmak gerekir. İstatistiksel fenotip analizi için yeterli sayıda bitki olması için, 20-50 aynı genotipteki bireysel bitkiler normalde dokunma kuvveti yükleme işlemi için gereklidir. Bu dokunma kuvveti yükleme rejimi, bir kişinin bir genotipi tercih üzerine sürekli olarak 600-3000 dokunuşları gerçekleştirmesi gerektiği anlamına gelir. Dokunmatik bu tür normalde 3 ila 5 mermi bir gün, hangi yaklaşık 1800-15000 parmak veya bitki genotip başına gün başına pamuk çubukla dokunuşlar eşittir tekrarlanan gerekir. İyi eğitimli bir kişi normalde güç ve kuvvet ve güç büyük varyasyonu önlemek için bir gün içinde tekrarlama birçok tur boyunca arzu edilen bir Aralık içinde birden fazla dokunuşların gücünü korumak için gereklidir. Bu thigmomorphogenesis bir doyurabilir ve doza bağlı bir süreç6,21, dokunmatik kuvvet/mukavemet bir bitkinin dokunma tepkisi tetikleme başarı için kritik olur bilinmektedir.

Kişiye bağlı dokunmatik kuvvet yüklemesini kaldırmak ve kabul edilebilir bir hata aralığı14içinde mekanik uygulama korumak için, bu nedenle El manipüle dokunuşları yerine otomatik bir dokunmatik kuvvet yükleme makinesi tasarladık. Makine, her biri bir insan saç fırçası ile donatılmıştır inşa 4 hareketli kollar vardır. Bu sürüm, insan saç dokunma kuvveti yükleme özelliğini belirtmek için model K1 olarak adlandırılır. Eğer 4 genotip bir makine altında thigmomorphogenesis veya dokunma tepkisi için nicel olarak ölçüldüğünde, 40-48 genotip başına kişi ölçülebilir. Dokunma tekrarı her turda (daha az 60 bitki başına dokunma kez) hareketli bir hız ayarlanabilir robotik kol kullanarak 5 dakikadan az sürer. Böylece, bir model K1 dokunmatik makine üzerinde bitkiler mekanik olarak birden fazla tur için bir gün ya sabit bir dokunuş-Force yükleme veya başlangıçta programlanmış olarak güçlü farklı düzeylerde uyarılabilir.

Arabidopsis thaliana, bir model bitki organizma, bu nedenle tam otomatik saç dokunmatik kuvvet yükleme makinesi uygulaması test etmek için hedef bitki türleri olarak seçildi. Birçok büyük fide mutantlar ve çiçekli büyüklüğü çeşitli germplazmlar almak için kullanılabilir olduğundan, Arabidopsis model K1 dokunmatik makine ile monte edilen büyüme raf mevcut alana iyi uyuyor.

Model K1 otomatik dokunmatik makine üç ana bileşenden oluşur: (1) iki kemer tahrikli Doğrusal aktüatörler tarafından oluşturulan H-Shape metal raf, (2) saç fırçaları ile donatılmış robotik metal kollar, ve (3) bir denetleyici. Özelleştirilmiş bir model K1 dokunmatik makine için, her X/Y ekseni modülü bir kemer odaklı kılavuz raylı oluşur, iki Slayt blokları (kırmızı) ve 1 57 Step motor (önceden monte ve sökülebilir) (Şekil 1a,B). Üst yatay aktüatör, robotik metal kolun sol ve sağ yatay hareket etmesini sağlar, alt dikey kemer odaklı doğrusal aktüatör robotik metal kolun dikey olarak yukarı ve aşağı hareket etmesini sağlar (Şekil 1B, Şekil 2A ). Dikey aktüatörde dört adet sökülebilir robotik silah kuruldu (Şekil 1C, Şekil 2B). Dört insan saç fırçaları sırasıyla dört robotik kollara bağlı (Şekil 1C, Şekil 2B). Tüm mekanik parçalar model K1 dokunmatik makine inşa etmek için aşağıdaki kalın yazı tipi Şekil 1C (Ayrıca malzeme tablosunabakın) işaretlenir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. tohum hazırlama

Not: her iki vahşi tip (col-0) Arabidopsis tohumları yanı sıra mkk1 ve mkk2 kullanılan fonksiyon kaybı mutantlar Arabidopsis biyolojik kaynak merkezi (ABRC, https://www.Arabidopsis.org, Columbus, Oh) satın alınmıştır.

  1. Her genotipteki kaç bitki bireyinin güvenilir bir istatistiksel analiz için kullanılacağını hesaplayın. Her satırın çimlenme oranı dayalı tohum yeterli sayıda hazırlamak, genellikle 4-5 kez bir deneme için gerekli olandan daha fazla. Yeterli sayıda sağlıklı ve tek boyutlu bitkiler dokunmatik yanıt tahlil için kullanılabilir emin olun. Bu protokole göre, 300-500 genotip başına tohumlar genellikle benzer boyutta 80-90 bitkiler üretmek için kullanılır.
  2. Tohumları soğuk suya batırın ve 4 °C ' de (karanlıkta tutmak için alüminyum folyo ile kaplıdır) tohum imbiyonu için saklayın. Tohum Sow 5-7 gün sonra imbiyon.

2. bitki büyüme

  1. Bitki büyümesi için uygun toprağı seçin ( malzeme tablosunabakın). Büyük kümeleri kaçının ve homojen onları karıştırın.
  2. Hazırlamak 24 plastik bardak: tutma kapasitesi 207 mL ve üst jant çapı 7,4 cm. sulama amacıyla bir bardak altında üç yuvarlak delik matkap.
  3. Bu plastik bardakları karışık topraklarla doldurun. Toprak kadar 1-2 cm fincan jant daha yüksek kazık ve yavaşça kazık toprak yüzeyini düzleştirmek edelim.
  4. 24 bardak plastik bir tepsi içine transfer (21 inç x 10,8 inç x 2,5 inç) ve sürekli ışık durumu altında tepsi yerleştirin (aşağıya bakın).
  5. Tohum Ekim iki saat önce her tepsi içine su 2,5 L ekleyin. Toprak bardakların diplerinde bulunan delikler su absorbe ve toprak yüzeyi için fincan jant seviyesine düşmesini bekleyin izin verin.
  6. Sow 3-4 tohumları tek bir noktaya ve bir fincan içinde 4 eşit dağıtılmış noktalar içine.
  7. Her tepsiye şeffaf bir plastik kapak yerleştirin ve tohumlar bir hafta boyunca çimlenme sağlar. Sonra kapağı çıkarın ve fide bir hafta daha büyümeye izin verir.
  8. İnceltme ve her bardak 9-10 gün tohum Ekim sonra benzer boyutta 4 bitki bireyler tutmak ile ekstra bitkiler kaldırın.
  9. Tohum çimlenme sonra her gün 1,5 L su ile ırrigate bitkiler.

3. büyüme durumu

  1. 23,5 ± 1,5 °C ' de büyüme odasının sıcaklığını ve% 35 ile% 45 arasındaki nemi ayarlayın.
  2. 180 ile 240 μE ∙ m-2∙ s-1 arasında ışık yoğunluğunu ayarlayın (Il 1700 araştırma radyometresi, uluslararası ışık ile ölçülür)14. Fotosentetik aktif radyasyon 90 ile 120 μE ∙ m-2∙ s-1arasında.
  3. Işık durumunu 24 saat sabit olarak ayarlayın.

4. dokunmatik kuvvet yükleme makinesinin inşaatı

Not: Bu robotik saç dokunmatik kuvvet yükleme makinesi (model K1) hem dokunmatik kuvvet sinyalizasyon mutant tarama ve bitki thigmomorphogenesis nesil amacıyla hizmet vermek için tasarlanmıştır (Şekil 1, Şekil 2).

  1. Montaj öncesi modüller (sökülebilir, Şekil 1C)
    1. İki slayt bloğu (I) ve bir 57 step motoru (II) X/Y ekseni kılavuz raylı modülün üzerine (III/V)takın.
    2. İki slayt bloğu (ı) X/Y ekseni yardımcı kirişli (IV/VI)üzerine takın.
  2. Diğer mekanik parçaların montajı (Şekil 1C)
    1. X ekseni kılavuz-raylı modülü (III) ve x ekseni yardımcı kirişler (IV) ile birlikte, kılavuzların her bir ucunda Iki bağlantı plakası (VII) monte ederek düzeltin.
    2. Y ekseni kılavuz ray modülünü (V) iki kaydırma bloğunun ( X ekseni) dorsal üzerine Iki bağlantı plakası (VIII) monte ederek bir geçiş pozisyonunda düzeltin.
    3. Y ekseni yardımcı kirişler ( VI) ile diğer iki slayt blokunun (X ekseni) dorsal üzerine Iki bağlantı plakası (VIII) monte ederek bir geçiş pozisyonunda düzeltin.
    4. Robot kolların (IX) tutucusunu iki slayt bloğunun (Y ekseni) önünde, bağlantı plakalı bir geçiş pozisyonunda (Şekil 2a) birleştirin.
    5. 4 saç fırçalarını (X) Robotlu kollar (IX) üzerine kelepçeler ile birleştirin (Şekil 2B).

5. Touch-Force yükleme makinesi ayarı

Not: aşağıdaki kalın yazı tipi K1 dokunmatik makine modeli ayarlamak için tüm parametreleri kontrol denetim masasında (Şekil 2F) gösterilir.

  1. Robotik kollar üzerine dokunma saç fırçaları yükleyin. Bir 330 mm uzunluğundaki çelik cetvelin bir tutucu olarak kullanımı (3600-4600 saç/fırça) eşit bir tabaka insan saçı düzeltmek için. Saç uzunluğu 126 mm 'dir (Şekil 1C).
  2. İki metal kelepçe ile robotik kollar üzerine bu çelik cetvelleri düzeltin.
  3. Önce dikey boyut (Y ekseni) boyunca makine kollarının yüksekliğini ayarlayın. Robot kolları ve fırçaları düşürmek için R- yükseltmek ve jog Için jog F + tuşlarına basın. Saç fırçaları 0,5 cm bardak jant daha düşük ucu edelim. Sıfır kümesinebasın. Makine 1-2 döngüleri ön Run tüm bitki bireylerin dokunulduğu emin olun. Tüm dokunma döneminde fırçalar ve saç iplikleri her gün aynı yüksekliğe ayarlayın ve kalibre edin.
  4. Dokunmatik kuvveti (dikey yükleme) ölçmek ve 1-2 mN14' teki dokunma kuvveti seviyesini korumak için elektronik bir ölçek kullanın.
  5. Makine kollarının başlangıç konumunu yatay boyut (X ekseni) boyunca el ile ayarlayın. Saç fırçalarının her tepsinin kenarına asılı kalmasına izin verin ve dokunmadan deney başlamadan önce hiçbir bitkinin dokunulmamış olduğundan emin olun. Jog F +/jog R tuşuna basın-makine kolunu yatay olarak küçük olarak taşımak için başlangıç konumunu ayarlamak için.
  6. Seyahat düğmesine basarak saç fırçası seyahat mesafesini yatay boyutta (X ekseni) 365 mm 'ye ayarlayın. Press Inc. F +/Inc. R- tam bir seyahat mesafesi elde etmek için makine kollarını taşımak ve tüm dokunulmamış deney sırasında tedavi edilen tüm bitkilerin dokunulmasını sağlamak.
  7. Makine kollarının X ekseni boyunca hareket hızını otomatik hız düğmesine basarak 5.000 mm/dak olarak ayarlayın. Tüm dokunma deneyi sırasında aynı hareket hızını saklayın.
  8. Küçük döngü düğmesine basarak 20 denemelerde dokunma süresini ayarlayın. Tüm dokunma deneyi sırasında yuvarlak başına aynı sayıda dokunuş tutun.
    Not: bir küçük döngü eşittir iki seyahat mesafeleri, yani makine kolları başlangıç pozisyondan son pozisyona hareket edecek ve daha sonra başlangıç konumuna geri döner. Küçük bir döngü iki dokunuş üretir. Saç fırçaları dokunmatik bitkiler 20 denemeler içinde 40 kez (2 dokunuşlar x 20 denemeler = 40 dokunuşlar). 40-Touch, bir tur dokunma kuvveti yüklemesi olarak tanımlanır.
  9. Ana dönem düğmesine basarak, gün başına 480 dk 'da Touch-Round tekrarlama aralığını ayarlayın. Tüm dokunma deneyi sırasında aynı frekans dokunuşları tutun.
    Not: Bu saç fırçaları günde 3 mermi için bitkiler dokunmak için izin verir ve her tur arasındaki Aralık süresi 480 dk (8 h). Görüntülenen mavi sayı her dokunma turunun Aralık süresini temsil ederler. Aşağıdaki geri sayım (kırmızı sayı) 0000 ' ya döndüğünde makine otomatik olarak yeni bir dokunma turu başlatacaktır.
  10. Ana döngüsü 12 denemeler, hangi makine 4 gün içinde otomatik olarak 12 mermi için bitkiler dokunacak anlamına gelir ayarlayın. 12 denemeler bu ayar dokunmadan bir gün atlama insan hatasını önlemek için kullanılır.
  11. Pre-set programı başlatmak için Başlat düğmesine basın. Model K1 dokunmatik makine otomatik olarak ayarlara göre yükleme dokunma kuvveti gerçekleştirecektir.

6. fizyolojik veri toplama ve analiz

  1. Bulonlama gün: her bitkinin her bir dokunuşunu bir dokunaklı deney içinde ayrı olarak kaydedin. Bolting, bir bitkinin büyüme aşamasını vejetatif fazdan üreme aşamasına değiştirmesinin bir sembolüdür. Arabidopsis 'de, cıvatalı gün, ilk çiçeklenme kökü 1 cm uzunluğa ulaşması için bir bitki tarafından kullanılan gün sayısı olarak tanımlanır.
    Not: yukarıda açıklanan büyüme koşulu altında, vahşi tip bitkilerin cıvataları normalde 19 ila 23 gün tohum Ekim sonra başlatır ve 28-32 gün içinde biter.
  2. Rozet yarıçapı: rozet merkezinden en uzun yaprak ucuna kadar olan mesafeyi ölçün.
    1. Üst tüm tepsi Fotoğrafları çekin. Kontrol grubunun ve dokunmatik işlenmiş grubun fotoğraflarını ayrı olarak alın.
    2. Uygun yazılımı indirin. Örneğin ücretsiz indirilen yazılım ımagej (https://imagej.nih.gov/ij/download.html) kullanın.
    3. Fotoğraf dosyasını açın, fotoğrafı uygun bir boyuta yakınlaştırmak için yakınlaştırma işlevini kullanın.
    4. Rozetli yarıçapını ölçmek için rozet merkezi ile en uzun yaprak ucu arasında düz bir çizgi çizmek için düz aracı seçin.
    5. Bir bitki seçin ve rozet merkezinden en uzun yaprak ucunu düz bir çizgi çizmek için sol düğmeye basın.
    6. Seçin Çözümleme-ölçü işlevi veya basın CTRL + M satır uzaklığı çözümlemek için.
    7. Bir fincan seçin ve aynı anda her plastik bardak çapını analiz etmek için önceki iki adımı tekrarlayın. Fotoğraf alma sonucu önyargı ortadan kaldırmak için hesaplama gerçekleştirmek için bu verileri kullanın.
      Not: Denklem şudur:
      Ra/da = rm/dm
      (Ra, bir bitkinin gerçek rozet yarıçapı; Da, plastik bardak gerçek çapı; Rm, bir yazılım tarafından belirlenen aynı bitkinin ölçülen rozet yarıçapı; Dm, aynı bitki büyüyen için kullanılan plastik fincan ölçülen çapı)
  3. Rozet alanı: rozet yaprakları yatay 2 boyutlu yüzey alanı ölçmek.
    1. Rozet organlarının geri kalanını etkilemeden çiçeklenme çıkarın.
    2. Yakın yerleştirilmiş bir ölçek cetvel ile birlikte her bitkinin üst fotoğraf çekin.
    3. Imagej, rozet Tracker bir ücretsiz eklenti kullanın ve daha önce yayımlanan protokol izleyin22.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Otomatik saç dokunma kuvveti yükleme makinesi
Bitkiler üzerinde morfolojik değişikliklerin gözlemlenmesi için, yeniden üretilebilen büyüme koşulları ve tedavi yöntemleri tekrarlanabilir sonuçlar elde etmenin anahtarıdır. Bu yüksek verimlilik ve otomatik dokunma kuvveti sinyalizasyon mutant tarama yeni inşa edilen saç dokunma kuvveti yükleme makinesi, model K1 (Şekil 1, Şekil 2) ile elde edilir. Bu saç fırçaları en fazla 4 tepsi bitki aynı and...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Thigmomorphogenesis mekanik perturbations doğru karmaşık bir bitki büyüme tepkisi, hangi hücresel sinyalizasyon ve phytohormonu eylem bir ağ içerir. Bu istenmeyen çevresel koşullar altında hayatta kalmak için bitkilerin adaptif evrim bir sonucudur25,26. Mekanik dokunuş, özellikle insan parmak dokunuşlu ve el-pamuk çubukla dokunuş, daha önce thigmomorphogenetic çalışmalar bu morfolojik değişiklikleri incelemek için seçildi14,

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışmada aşağıdaki hibe tarafından desteklenmektedir: 31370315, 31570187, 31870231 (Çin Ulusal Bilim Vakfı), 16100318, 661613, 16101114, 16103615, 16103817, AoE/M-403/16 (RGC Hong Kong). Yazarlar Şekil 1' de gösterilen çeşitli şemaları sunan Ju Feng Precision ve Automation Technology Limited (Shenzhen, Çin) teşekkür etmek istiyorum.

Yazarlar da Touch-Force yükleme makinesinin gelişimine katkıları için S. K. Cheung ve W. C. Lee teşekkür etmek istiyorum.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4 saç fırçasıözelleştirilmiş
4 robot kolu, özelleştirilmiş bir tutucu1000 mm uzunluk tutucu ve 560 mm uzunluk robot kolu
57 step motor57HS22-A
Çok amaçlı saksı toprağıPlantmate, Hong Kong
Arabidopsis bitki tohumlarıArabidopsis Biyolojik Kaynak Merkezleri, Columbus, OHArabidopsis tohumu alımı için
BIO-MIX saksı substratıJiffy Products International BV, Hollanda1000682050Arabidopsis yetiştirmek için iki toprak karıştırıldı. Tüm amaçlı saksı toprağının oranı ve  BIO-MIX 1: 2
IL 1700 araştırma radyometresidirInternational Light, Newburyport, MAHem tam dalga boylu hem de fotosentetik aktif radyasyonun ışık yoğunluğu ölçülebilir.
ImageJhttps://imagej.nih.gov/ij/download.htmlÜcretsiz indirilen yazılım
Ju Feng Precision and Automation Technology LimitedShenzhen, ÇinKayış tahrikli lineer aktüatörler ve diğer mekanik modüller için
Kaydırma bloğununY kılavuz ray modülünü veya Y yardımcı kirişini kayar blokların arkasına sabitlemek için
X ekseninin bağlantı plakası modülözelleştirilmişX kılavuz ray modülünü ve X yardımcı kirişi bağlamak için
Kaydırma bloğu
WDT4045 X ekseni kılavuz ray modülü843 mm, özelleştirilmişİki kayar blok ve bir 57 step motor ile önceden monte edilmiştir
WDT4045 Y ekseni kılavuz ray modülü1038 mm, özelleştirilmişİki kayar blok ve bir 57 step motor
ile önceden monte edilmiştirX ekseni yardımcı kiriş843 mm, özelleştirilmişİki kayar blokla önceden monte edilmiş
Y ekseni yardımcı kiriş1038 mm, özelleştirilmişİki kayar blokla önceden monte edilmiş
ile bağlantı plakası

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation with special reference to Bryonia dioica. Planta. 114, 143-157 (1973).
  2. Vandenbrink, J. P., Kiss, J. Z., Herranz, R., Medina, F. J. Light and gravity signals synergize in modulating plant development. Frontiers in Plant Science. 5, 563(2014).
  3. Hashiguchi, Y., Tasaka, M., Morita, M. T. Mechanism of higher plant gravity sensing. American Journal of Botany. 100, 91-100 (2013).
  4. Salisbury, F. B. The Flowering Process. , Macmillan. New York. (1963).
  5. Darwin, C. The Power of Movement in Plants. , Appleton. New York. (1881).
  6. Chehab, E. W., Eich, E., Braam, J. Thigmomorphogenesis: a complex plant response to mechano-stimulation. Journal of Experimental Botany. 60, 43-56 (2008).
  7. Telewski, F. W., Jaffe, M. J. Thigmomorphogenesis: anatomical, morphological and mechanical analysis of genetically different sibs of Pinus taeda in response to mechanical perturbation. Physiologia Plantarum. 66, 219-226 (1986).
  8. Vogel, M. Automatic precision measurements of radial increment in a mature spruce stand and interpretation variants of short term changes in increment values. Allgemeine Forst-und Jagdzeitung. , Germany. (1994).
  9. Braam, J. In touch: plant responses to mechanical stimuli. New Phytologist. 165, 373-389 (2005).
  10. Jaffe, M. J., Leopold, A. C., Staples, R. C. Thigmo responses in plants and fungi. American Journal of Botany. 89, 375-382 (2002).
  11. Telewski, F. W. A unified hypothesis of mechanoperception in plants. American Journal of Botany. 93, 1466-1476 (2006).
  12. Gutiérrez, R. A., Ewing, R. M., Cherry, J. M., Green, P. J. Identification of unstable transcripts in Arabidopsis by cDNA microarray analysis: rapid decay is associated with a group of touch-and specific clock-controlled genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 11513-11518 (2002).
  13. Lee, D., Polisensky, D. H., Braam, J. Genome-wide identification of touch-and darkness-regulated Arabidopsis genes: a focus on calmodulin-like and XTH genes. New Phytologist. 165, 429-444 (2005).
  14. Wang, K., et al. Quantitative and functional posttranslational modification proteomics reveals that TREPH1 plays a role in plant touch-delayed bolting. Proceedings of the National Academy of Sciences United States of America. 115, 10265-10274 (2018).
  15. Hamilton, E. S., Schlegel, A. M., Haswell, E. S. United in diversity: mechanosensitive ion channels in plants. Annual Review of Plant Biology. 66, 113-137 (2015).
  16. Knight, M. R., Campbell, A. K., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium. Nature. 352, 524(1991).
  17. Toyota, M., Furuichi, T., Tatsumi, H., Sokabe, M. Cytoplasmic calcium increases in response to changes in the gravity vector in hypocotyls and petioles of Arabidopsis seedlings. Plant Physiology. 146, 505-514 (2008).
  18. Knight, M. R., Smith, S. M., Trewavas, A. J. Wind-induced plant motion immediately increases cytosolic calcium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 4967-4971 (1992).
  19. Braam, J., Davis, R. W. Rain-, wind-, and touch-induced expression of calmodulin and calmodulin-related genes in Arabidopsis. Cell. 60, 357-364 (1990).
  20. Chehab, E. W., Yao, C., Henderson, Z., Kim, S., Braam, J. Arabidopsis touch-induced morphogenesis is jasmonate mediated and protects against pests. Current Biology. 22, 701-706 (2012).
  21. Telewski, F. W., Pruyn, M. L. Thigmomorphogenesis: a dose response to flexing in Ulmus americana seedlings. Tree Physiology. 18, 65-68 (1998).
  22. De Vylder, J., Vandenbussche, F. J., Hu, Y., Philips, W., Van Der Straeten, D. Rosette tracker: an open source image analysis tool for automatic quantification of genotype effects. Plant Physiology. , (2012).
  23. Clark, T., Bradburn, M., Love, S., Altman, D. Survival analysis part I: basic concepts and first analyses. British Journal of Cancer. 89, 232(2003).
  24. Bradburn, M. J., Clark, T. G., Love, S., Altman, D. Survival analysis part II: multivariate data analysis–an introduction to concepts and methods. British Journal of Cancer. 89, 431(2003).
  25. Jaffe, M., Forbes, S. Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants. Plant Growth Regulation. 12, 313-324 (1993).
  26. Kutschera, U., Niklas, K. J. Evolutionary plant physiology: Charles Darwin’s forgotten synthesis. Naturwissenschaften. 96, 1339(2009).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

ThigmomorphogenesisTouch Force SignalingArabidopsis ThalianaAutomatic Touch MachineRobotic Arm Hair BrushMutant Screen ProtocolBolting Delay AnalysisRosette Area MeasurementCox Hazards ModelMechanical Force Loading

Related Articles