LeafJ: En ImageJ Plugin for Semi-automatisk Leaf Shape Måling
Summary
Demonstrasjon av sentrale metoder for høy gjennomstrømming blad målinger. Disse metodene kan brukes til å akselerere blad fenotyping når studere mange plante mutanter eller ellers screening planter etter blad fenotype.
Abstract
Høy gjennomstrømning fenotyping (phenomics) er et kraftig verktøy for å knytte gener til deres funksjoner (se gjennomgang 1 og nyere eksempler 2-4). Bladene er primær fotosyntetiske orgel, og deres størrelse og form varierer developmentally og miljømessig innenfor en plante. For disse grunner studier på blad morfologi krever måling av flere parametre fra mange blader, som er best gjort av semi-automatiske phenomics verktøy 5,6. Baldakin skyggen er en viktig miljømessig cue som påvirker plante arkitektur og livshistorie, suiten av svarene er kollektivt kalt skyggen unngå syndrom (SAS) 7. Blant SAS responser, skygge indusert blad petiole tøyelighet og endringer i bladområde er spesielt anvendbare som indekser 8. Oppdatert, kan blad form programmer (f.eks SHAPE 9, LAMINA 10, 11 LeafAnalyzer, LEAFPROCESSOR 12) måle blad skisserer og kategorisere blad figurer, Men kan ikke sende petiole lengde. Mangel på store målesystemer av blad petioles har hemmet phenomics tilnærminger til SAS forskning. I denne artikkelen beskriver vi en nyutviklet ImageJ plugin, kalt LeafJ, som raskt kan måle petiole lengde og blad blad parametere av modellen anlegget Arabidopsis thaliana. For sporadisk blad som krevde manuell korrigering av petiole / blad blad grense vi brukte en touch-screen tablet. Videre blad cellen form og blad celle tall er viktige determinanter for blad størrelse 13. Atskilt fra LeafJ vi også presentere en protokoll for å bruke en touch-screen tablet for måling cellen form, område og størrelse. Vår blad egenskap målesystem er ikke begrenset til skygge-unngåelse forskning og vil akselerere blad fenotyping mange mutanter og screeningmetoder planter ved blad fenotyping.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vår "LeafJ" plugin gjør måling av petiole lengde semi-automatisk, øke gjennomstrømning nesten 6 ganger over manuell måling. Petiole lengde er en viktig indeks av SAS, og er også et landemerke for andre fenomener, som for eksempel drukningsdatoen motstand og hyponastic vekst 17. Derfor denne plugin kan være nyttig for et bredt utvalg av plante forskere.
Vår plugin er implementert i et veletablert java-baserte fri programvare, ImageJ. Dette muliggjør enkel cross-…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LeafJ ble skrevet av JNM mens han var på sabbatsår i Dr. Katherine Pollards lab på Gladstone Institutes.
Dette arbeidet ble støttet av et stipend fra National Science Foundation (prosjekt nummer 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).
