Method Article

Bitki kök sistemi mimari özelliklerini haritalamak için basit bir protokol

DOI:

10.3791/64876

⸱

February 10th, 2023

 ,  , 
1Department of Biology, Western Kentucky University, 2Plant Biotechnology Division, CSIR Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants, 3Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR), 4Department of Biology, St. Joseph's University

In This Article

Summary

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

Arabidopsis ve Medicago'nun kök sistem mimarisini (RSA) incelemek için basit laboratuvar araçları kullanıyoruz. Fideler ağ üzerinde hidroponik olarak yetiştirilir ve RSA'yı ortaya çıkarmak için bir sanat fırçası kullanılarak yayılır. Görüntüler tarama veya yüksek çözünürlüklü bir kamera kullanılarak alınır, daha sonra özellikleri haritalamak için ImageJ ile analiz edilir.

Abstract

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

Bitki kök sistemi mimarisi (RSA) geliştirme hakkında kapsamlı bilgi, besin kullanım verimliliğini artırmak ve mahsul çeşidinin çevresel zorluklara karşı toleransını artırmak için kritik öneme sahiptir. Hidroponik sistemin kurulması, plantlet büyümesi, RSA yayılımı ve görüntüleme için deneysel bir protokol sunulmaktadır. Yaklaşım, polikarbonat kamalarla desteklenen polipropilen ağ içeren macenta kutu tabanlı bir hidroponik sistem kullandı. Deneysel ortamlar, çeşitli besin (fosfat [Pi]) kaynağı altında plantletlerin RSA'sının değerlendirilmesiyle örneklendirilmiştir. Sistem, Arabidopsis'in RSA'sını incelemek için kuruldu, ancak Medicago sativa (Yonca) gibi diğer bitkileri incelemek için kolayca uyarlanabilir. Arabidopsis thaliana (Col-0) plantletleri bu araştırmada RSA bitkisini anlamak için bir örnek olarak kullanılmıştır. Tohumlar, etanol ve seyreltilmiş ticari ağartıcı muamelesi yapılarak yüzey sterilize edilir ve tabakalaşma için 4 ° C'de tutulur. Tohumlar çimlenir ve polikarbonat kamalarla desteklenen bir polipropilen ağ üzerinde sıvı bir yarım MS ortamında yetiştirilir. Fideletler, istenen sayıda gün boyunca standart büyüme koşulları altında yetiştirilir, ağdan yavaşça toplanır ve su içeren agar plakalarına batırılır. Plantletlerin her kök sistemi, yuvarlak bir sanat fırçası yardımıyla su dolu plakaya yavaşça yayılır. Bu Petri plakaları, RSA özelliklerini belgelemek için yüksek çözünürlükte fotoğraflanır veya taranır. Birincil kök, yanal kökler ve dallanma bölgesi gibi kök özellikleri, serbestçe kullanılabilen ImageJ yazılımı kullanılarak ölçülür. Bu çalışma, kontrollü çevresel ortamlarda bitki kök özelliklerini ölçmek için teknikler sunmaktadır. (1) bitki yavrularının nasıl yetiştirileceğini ve kök örneklerinin nasıl toplanacağını ve yayılacağını, (2) yayılmış RSA örneklerinin resimlerini nasıl elde edeceğinizi, (3) görüntüleri nasıl yakalayacağımızı ve (4) kök özniteliklerini ölçmek için görüntü analiz yazılımının nasıl kullanılacağını tartışıyoruz. Mevcut yöntemin avantajı, RSA özelliklerinin çok yönlü, kolay ve verimli bir şekilde ölçülmesidir.

Introduction

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

Yeraltında bulunan kök sistem mimarisi (RSA), bitki büyümesi ve verimliliği için hayati bir organdır 1,2,3. Embriyonik aşamadan sonra, bitkiler en önemli morfolojik değişikliklerine uğrarlar. Köklerin toprakta yetişme şekli, bitki parçalarının toprak üzerindeki büyümesini büyük ölçüde etkiler. Kök büyümesi çimlenmede ilk adımdır. Mevcut farklı besin maddelerine benzersiz bir şekilde yanıt verdiği için bilgilendirici bir özelliktir 1,2,3,4. RSA, yüks....

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

Protocol

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

Tüm protokol, Şekil 1'de şematik olarak özetlenmiştir ve plantletlerin kök sistem mimarisini (RSA) ortaya çıkarmada yer alan tüm temel adımları göstermektedir. Protokol adımları aşağıda ayrıntılı olarak verilmiştir:

1. Arabidopsis tohum yüzeyi sterilizasyonu

  1. Küçük bir kepçe (yaklaşık 100 tohum = yaklaşık 2.5 mg) tohumu bir mikrofüj tüpüne aktarın ve oda sıcaklığında (RT) damıtılmış suda 30 dakika bekletin. Tüm bu prosedür aseptik durumda gerçekleştirilir.
  2. Tohum içeren mikrofüj tüpünü 500 x g'de 5 saniye boyunca kısaca santrifüjleyin, tohumların yerleşmesini sağlamak....

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

Results

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

Kök sistem mimarisinin (RSA) farklı morfometrik özellikleri basit laboratuvar araçları kullanılarak ölçülür ve adımlar Şekil 1'de şematik olarak gösterilmiştir. Hidroponik kurulumun ayrıntıları, protokolün RSA'yı ölçmedeki potansiyelini göstermektedir (Şekil 1 ve Şekil 2).

Jelleştirici ajanlarda gözlenen farklılıklar göz önüne alındığında, tüm çalışmaları yürütmek için hidroponik bir yetiştirme sistemi ku.......

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

Discussion

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

Bu çalışma, RSA'nın basit laboratuvar ekipmanlarını kullanarak haritalandırıldığını göstermiştir. Bu yöntemi kullanarak, fenotipik değişiklikler rafine seviyede kaydedilir. Bu stratejinin yararı, sürgün kısmının asla medya ile temas etmemesidir, bu nedenle plantletlerin fenotipi orijinaldir. Bu yöntem, protokolde açıklandığı gibi plantlet yetiştirmek için bir hidroponik sistem kurmayı içerir. Daha sonra, her plantlet bozulmadan çıkarılır ve agar dolu bir Petri plakasına yerleştirilir. Kök sisteminin daha sonra bir sanat .......

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

Disclosures

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

Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.

Acknowledgements

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

Bu araştırmayı desteklediği için ABD Tarım Bakanlığı'na (Grant 58-6406-1-017) teşekkür ederiz. Ayrıca, WKU Biyoteknoloji Merkezi, Western Kentucky Üniversitesi, Bowling Green, KY, ABD ve CSIR Merkezi Tıbbi ve Aromatik Bitkiler Enstitüsü, Lucknow, Hindistan'a enstrüman olanakları ve desteği sağladığı için teşekkür ederiz (CSIR CIMAP el yazması iletişim no. CIMAP/PUB/2022/103). SS, Saint Joseph Üniversitesi, Philadelphia, ABD'den gelen mali desteği kabul eder.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Arabidospsis thaliana (Col 0)Lehle SeedsWT-02Columbia (Col-0**, işaretleyici yok)*
Sanat fırçalarıAmazon veya başka bir satıcıSuluboya yuvarlak fırça boyutu no. 14 (8 mm), 16 (9,5 mm), 18 (12 mm) ve 20 (14,2 mm)
Dijital kameralı otomatik mikroskopLeica MicrosystemsLAS sürüm 4.12.0, Leica Microsystems
ImagingSoftware ImageJImageJ V
  1.8.0
Eflatun kutu GA-7Fisher Scientific 50-255-176
Medicago sativaJohnny'nin Tohumları
Petri plakası (150 mm x 15 mm)USA Scientific8609-0215150 mm x 15 mm PS Petri Kabı (https://www.usascientific.com)
Fotoğraf makinesiCannon veya NikonMakro modunda herhangi bir yüksek mega pikselli (inç başına en az 12 mega piksel) kamera
Plant-AgarSigma-AldrichA3301Agargel  Bitki doku kültürü için uygun
Polikarbonat LevhalarAmazon1 mm & nbsp; kalın
Polipropilen MeshAmazonGözenek boyutu 250 & mikro; M, 500 ve mikro; m ve 1000 &mikro; m
TarayıcıEpsonEpson Perfection V700 Fotoğraf (600 dpi'de tarayın)

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Shukla, D., Rinehart, C. A., Sahi, S. V. Comprehensive study of excess phosphate response reveals ethylene mediated signaling that negatively regulates plant growth and development. Scientific Reports. 7 (1), 3074(2017).
  2. Rellán-Álvarez, R., Lobet, G., Dinneny, J. R.

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

Root System ArchitecturePlant Root TraitsHydroponic SystemArabidopsis ThalianaRoot ImagingImageJ AnalysisLateral Root DensityPrimary Root LengthNutrient DeficiencyRoot Phenotyping

Related Articles