LeafJ: Een ImageJ Plugin voor Semi-automatische bladvorm Meting
Summary
Demonstratie van de belangrijkste methoden voor hoge doorvoer blad metingen. Deze methoden kunnen worden gebruikt om blad fenotypering te versnellen bij het bestuderen van veel plant-mutanten of anderszins zeefinstallaties door vleugel fenotype.
Abstract
High throughput fenotypering (phenomics) is een krachtig hulpmiddel voor het koppelen van genen om hun functies (zie overzicht 1 en recente voorbeelden 2-4). Bladeren zijn de primaire fotosynthetische orgaan, en hun grootte en vorm variëren ontwikkelingsgebied en milieuvriendelijke binnen een installatie. Daarom studies on bladmorfologie vereisen meting van meerdere parameters van verschillende bladeren die best wordt gedaan door semi-geautomatiseerde instrumenten phenomics 5,6. Canopy schaduw is een belangrijke milieu-cue die plant architectuur en life history beïnvloedt; de suite van de reacties wordt collectief genaamd de schaduw te vermijden syndroom (SAS) 7. Onder SAS reacties, geïnduceerd schaduw bladsteel rek en veranderingen in bladoppervlak zijn bijzonder nuttig als indices 8. Tot op heden kan bladvorm programma's (bijvoorbeeld SHAPE 9, LAMINA 10, LeafAnalyzer 11, LEAFPROCESSOR 12) te meten blad lijnen en categoriseren bladvormen, Maar niet uitvoeren bladsteel lengte. Gebrek aan grootschalige meetsystemen van het blad bladstelen heeft geremd phenomics benaderingen van SAS onderzoek. In dit artikel beschrijven we een nieuw ontwikkelde ImageJ plugin, genaamd LeafJ, die snel kan meten bladsteel lengte en bladschijf parameters van het model Arabidopsis thaliana. Voor af en toe een blad dat vereiste handmatige correctie van de bladsteel / bladschijf grens hebben we een touch-screen tablet gebruikt. Verder blad celvorm en blad celaantallen zijn belangrijke determinanten van bladgrootte 13. Los van LeafJ presenteren we ook een protocol voor het gebruik van een touch-screen tablet voor het meten van celvorm, regio en grootte. Onze blad eigenschap meetsysteem is niet beperkt tot shade-avoidance onderzoek en zal blad fenotypering van de vele mutanten en zeefinstallaties door blad fenotypering versnellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Onze "LeafJ" plugin maakt het meten van bladsteel lengte semi-automatisch, het verhogen van doorvoer bijna 6 keer over handmatige meting. Bladsteel lengte is een belangrijke index van SAS en is ook een mijlpaal van andere verschijnselen, zoals overstroming weerstand en hyponastic groei 17. Daarom is deze plugin kan nuttig zijn om een breed scala van planten onderzoekers.
Onze plugin is geïmplementeerd in een gevestigde java-gebaseerde vrije software, ImageJ. Dit m…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LeafJ is geschreven door JNM terwijl hij op sabbatical in het laboratorium van Dr Katherine Pollard's bij de Gladstone Institutes.
Dit werk werd ondersteund door een subsidie van de National Science Foundation (licentienummer IOS-0923752).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | |
| far-red light LED | Orbitec | custom made | |
| transparency | IKON | HSCA/5 | |
| scanner | Epson | Epson Perfection V700 PHOTO | |
| Image J | NIH | http://rsbweb.nih.gov/ij/ | |
| LeafJ | custom | http://www.openwetware.org/wiki/Maloof_Lab | |
| Air Display | Avatron Software Inc. | http://avatron.com/ | |
| iPad2 | Apple Inc. | http://www.apple.com/ |
Riferimenti
- Furbank, R. T., Tester, M. Phenomics–technologies to relieve the phenotyping bottleneck. Trends Plant Sci. 16, 635-644 (2011).
- Berger, B., Parent, B., Tester, M. High-throughput shoot imaging to study drought responses. J. Exp. Bot. 61, 3519-3528 (2010).
- Borevitz, J. O. Natural genetic variation for growth and development revealed by high-throughput phenotyping in Arabidopsis thaliana. G3 (Bethesda). 2, 29-34 (2012).
- Albrecht, D. R., Bargmann, C. I. High-content behavioral analysis of Caenorhabditis elegans in precise spatiotemporal chemical environments. Nat. Methods. 8, 599-605 (2011).
- Chitwood, D. H., et al. Native environment modulates leaf size and response to simulated foliar shade across wild tomato species. PLoS ONE. 7, e29570 (2012).
- Chitwood, D. H., et al. The developmental trajectory of leaflet morphology in wild tomato species. Plant Physiol. 158, 1230-1240 (2012).
- Casal, J. J. Shade Avoidance. The Arabidopsis Book. , e0157 (2012).
- Smith, H., Kendrick, R. E., Kronenberg, G. H. M. . Photomorphogenesis in Plants. , 377-416 (1994).
- Iwata, H., Ukai, Y. SHAPE: a computer program package for quantitative evaluation of biological shapes based on elliptic Fourier descriptors. J. Hered. 93, 384-385 (2002).
- Bylesjo, M., et al. LAMINA: a tool for rapid quantification of leaf size and shape parameters. BMC Plant Biol. 8, 82 (2008).
- Weight, C., Parnham, D., Waites, R. LeafAnalyser: a computational method for rapid and large-scale analyses of leaf shape variation. Plant J. 53, 578-586 (2008).
- Backhaus, A., et al. LEAFPROCESSOR: a new leaf phenotyping tool using contour bending energy and shape cluster analysis. New Phytol. 187, 251-261 (2010).
- Tsukaya, H. Mechanisms of Leaf-shape determination. Annual Review of Plant Biology. 57, 477-496 (2006).
- Abramoff, M. D., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. Image Processing with ImageJ. Biophotonics International. 11, 36-42 (2004).
- Horiguchi, G., Fujikura, U., Ferjani, A., Ishikawa, N., Tsukaya, H. Large-scale histological analysis of leaf mutants using two simple leaf observation methods: identification of novel genetic pathways governing the size and shape of leaves. Plant. J. 48, 638-644 (2006).
- Horiguchi, G., Ferjani, A., Fujikura, U., Tsukaya, H. Coordination of cell proliferation and cell expansion in the control of leaf size in Arabidopsis thaliana. J. Plant. Res. 119, 37-42 (2006).
- Pierik, R., de Wit, M., Voesenek, L. A. C. J. Growth-mediated stress escape: convergence of signal transduction pathways activated upon exposure to two different environmental stresses. New. Phytol. 189, 122-134 (2011).
