Şeker Kamışı Kök Sistemlerini Karakterize Etmek için Çok Yönlü Fenotipleme Yaklaşımları

Su ve besin maddelerinin birincil iletkeni olan kökler, büyüme ve gelişme için vazgeçilmezdir. Kök sisteminin tam olarak anlaşılması, yaşam döngüsünü tamamlaması bir yıl sürdüğü için şeker kamışı için önemlidir. Buradaki bütünsel yaklaşım, fenotipleme için uygun platformları bütünleştirir ve bu, şeker kamışı kök sistemleri ve bunların çalışma koşullarına yönelik yanıtları hakkındaki bilgilerin ilerletilmesinde fayda sağlayacaktır.

Bu metodoloji, uzun bir mahsul olarak benzersiz bir kök sistemine sahip olduğu için şeker kamışı mahsulüne özgüdür. Ancak küçük değişikliklerle bu yöntem diğer mahsullere de uyarlanabilir. Başlamak için, ticari şeker kamışı melezlerini veya çeşitlerini, sıralar içinde 120 santimetre ve 90 santimetre sıra aralığına dikilmiş iki uçlu set kullanarak tarlada yetiştirin.

İyi mahsul oluşumu ve büyümesi sağlamak için önerilen uygulama paketini izleyin. Olgunluk aşamasının sonunda, tarlada 1,5 metre derinliğinde ve 1,0 metre genişliğinde bir hendek kazmak için bir ekskavatör kullanın. Sürekli su jeti ile köklere zarar vermeden toprağı kök bölgelerinden temizleyin.

Yapışan toprak püskürtme nedeniyle gevşediğinde, kamışı kök sistemiyle birlikte sökün ve büyüme parametrelerinin, yani kök sayısının, kök uzunluğunun, hacminin ve ağırlığının manuel olarak ölçülmesi için laboratuvara götürün. Tarlada şeker kamışı kökü örneklemesi için 61 santimetre yüksekliğinde, 16 santimetre çapında, sekiz kilogram ağırlığında ve yumuşak çelik veya MS malzeme kullanılarak üretilmiş silindirik bir kök çekirdeği örnekleyici kullanın. Kolay penetrasyon için altta keskin bir kenar bulunur ve örnekleyiciyi kaldırmak için üstte üç santimetre çapında yakalar bulunur.

Ticari şeker kamışı mahsulünün olgunluk aşamasında, numune alma cihazının üst kenarını birincil oluğa veya kamışı sabitleyin ve istenen 45 santimetrelik toprak derinliğine ulaşmak için sürekli çekiçleyin. Daha sonra tüm toprak kütlesini örnekleyiciye kaldırın ve yapışan kökleri ayırmak için akan su altında dikkatlice yıkayın. Laboratuvarda bitki boyu ve yaprak alanı gibi bitkinin fiziksel parametrelerini ölçün.

Ardından, yazılımı kullanarak ilgili sayısallaştırılmış görüntüleri taramak ve analiz etmek için kökleri şeffaf tepsilere yayın. Şeker kamışı köklerini örneklemek için 4,5 metreye 10,1 metrelik üç bitişik bölmeden oluşan bir kök fenotipleme yapısı oluşturun. Yeraltı kök sistemini 80 ila 100 santimetre derinliğe kadar ortaya çıkarmak için yan duvarların manuel olarak sökülmesine izin verin.

Yapıyı tarla toprağıyla doldurun ve sıkıştırın, yaklaşık 20 santimetrelik bir üst boşluk bırakın ve toprağın havalandırılmasını kolaylaştırmak için yeterli drenaj deliklerine sahip olun. Saccharum officinarum, saccharum spontaneum, saccharum barberri, saccharum sinense ve saccharum robustum'dan oluşan germplazm klonlarının tomurcuk yongalarını merhemleyin. Köklendirme ortamı içeren tepsi başına 30 gün boyunca çimlenmelerine izin verin.

30 günlük çimlenmeden sonra, sıralar arası 90 santimetre ve 60 santimetre mesafe ile sıralar halinde yapıya düzgün ve sağlıklı yerleşmeler nakledilir. İyi mahsul oluşumu ve büyümesi sağlamak için önerilen POP'u izleyin. Dikimden sonraki 60 ila 120 günlük oluşum aşamasında ve ekimden sonraki 120 ila 150 günlük büyük büyüme aşamasında, kökleri açığa çıkarmak için su jetini sürekli olarak püskürtmeden önce prekast levhalardan yapılmış yan duvarları manuel olarak çıkarın.

Tüm kök sistemini sökün ve fiziksel parametreleri ölçmek için laboratuvara aktarın. Ardından, yazılımdaki ilgili sayısallaştırılmış görüntüleri taramak ve analiz etmek için kökleri şeffaf tepsilere yayın. Rizosfer biyolojisini ve kök biyolojisinin daha ince ayrıntılarını incelemek için, şeker kamışı büyümesine elverişli, ortam kontrollü bir cam evde kurum içi bir hidroponik sistem üretin.

Havalandırma için akvaryum pompalarına sahip 20 x 20 x 50 santimetre boyutlarındaki tanklara, yaklaşık 15 litre modifiye Hoagland'ın Besin Solüsyonu ekleyin. Şeker kamışı çeşitlerinin ve saccharum türü klonlarının tomurcuk yongalarını satın ve tek tip ve sağlıklı çökelmeleri tank başına üç çökelme sıklığında hidroponik tanklara nakletmeden önce kompostlanmış çekirdek özü içeren tepsilerde 30 gün boyunca çimlenmelerine izin verin. Çimlenme aşaması sona erdiğinde 60 gün sonra, bozulmamış bitkilerin köklerini dört saat boyunca 50 mililitre steril çift damıtılmış suya veya tuzak çözeltisine daldırın ve en yüksek fotosentetik aktivite sırasında kök sızıntılarını toplayın.

Enzimlerin, peroksidaz ve süperoksit dismutazın aktivitesini ve toplam fenolik içeriği üçüncü ayda standart protokole göre değerlendirin. Son olarak, steril bir cerrahi bıçak kullanarak birincil kökte kök ucuna kadar uzunlamasına bir dilim uygulayarak kök yaralanmasına verilen yanıtı değerlendirin ve değişiklikleri periyodik olarak izleyin. Kök fenotiplemesinde, CO 62175'in daha uzun kökleri, kümülatif kök uzunluğu, kök yüzey alanı, kök hacmi ve ortalama kök çapı için üstün bir kök sistemi gösterdi.

Saccharum türleri, oluşum aşamasında morfolojik özelliklerde önemli farklılıklar gösterdi. Saccharum spontan, küme başına en yüksek kümülatif kök uzunluğuna sahipken, saccharum sinense en düşük olanı gösterdi. Saccharum spontaneum en yüksek kök yüzey alanını, kök kuru ağırlığını, kök hacmini ve kök/sürgün oranını gösterdi.

Saccharum robustum en yüksek kök hacmini ve kök çapını gösterdi. Anatomik çalışmalar, uzun kök kıllı schlerenchymidis exodermis'in kortikal hücre katmanlarını azalttığını, kortikal oerinchma'yı artırdığını ve büyük çaplı çelik alan ve ksilem damar sayısının arttığını ortaya koyarken, su kaydı stresi altında kök çapının arttığını ve artan aerenchymidis hücreleri ile daha yüksek kortikal hücre alanının gözlendiğini ortaya koymuştur. Saccharum robustum en yüksek toplam karboksilat eksüdasyonunu gösterirken, en düşük eksüdasyon saccharum spontaneum'da kaydedildi.

Şeker kamışı çeşitlerinde, kök başlığının şekli ve pigmentasyonundaki farklılıklar ile kök kıl yoğunluğunda önemli bir farklılık gözlenmiştir. En yüksek peroksidaz aktivitesi ve toplam fenolik içerik C086032'de, en düşük peroksidaz aktivitesi ise C062175'da mevcuttu. Gençleştirme çalışmaları sırasında, Cox 671 üç gün içinde ikincil köklerin görünümünü gösterdi ve Co-06022 üçüncü gün yaşlanma semptomlarıyla 10 gün sürdü.

Bireysel protokolden elde edilen sonuçları kesintiye uğratırken dikkatli olmamız gerekiyor. Kök sistemi üzerine bir enstitü çalışması şeker kamışı için idealdir, ancak kontrol platformları özel amaçlar için yararlı olabilir. Kök fenotipinin çeşitli yönlerini anlamak, şeker kamışı çeşitlerini serbest bırakmak için çok önemlidir.

Teknikleri otomatikleştirmek ve sonuçları yorumlamak için büyük veri analitiğini veya yapay zekayı entegre etmek, bu alandaki uzmanlığımızı genişletecektir. Sonuçlardan, normal ve periyodik stres durumları altında kök sistemi özelliklerinin karakterize edilmesinde, kök plastisitesi, radyant besinler ve miyotik stresler gibi keşif araştırma alanlarının yolunu açmıştır.