LeafJ: תוסף ImageJ למדידת צורת עלה חצי אוטומטית
Summary
הדגמה של שיטות עיקריות למדידה עלתה תפוקה גבוהה. שיטות אלה יכולים לשמש כדי להאיץ phenotyping עלה כאשר לומדים הרבה מוטנטים צמחיים או אחר על ידי צמחי הקרנה פנוטיפ עלה.
Abstract
phenotyping תפוקה הגבוהה (Phenomics) הוא כלי רב עצמה לקישור גנים לתפקידם (ראה 1 ביקורת והדוגמות אחרונות 2-4). עלים הם איבר הפוטוסינתזה הראשוני, והגודל וצורתם משתנים התפתחותית והסביבה בתוך מפעל. מסיבות אלה מחקרים על מורפולוגיה עלה דורשים מדידה של מספר פרמטרים מעלים רבים, שנעשה על ידי מיטב כלים אוטומטיים למחצה Phenomics 5,6. צל חופה הוא רמז סביבתי חשוב שמשפיע על אדריכלות מפעל ותולדות חיים; החבילה של תגובות נקראת באופן קולקטיבי תסמונת הימנעות הצל (SAS) 7. בין תגובות SAS, התארכות צל מושרה עלה פטוטרת ושינויים באזור הלהב הם שימושיים במיוחד כמדדי 8. נכון להיום, תוכניות צורת עלים (למשל SHAPE 9, Lamina 10, 11 LeafAnalyzer, LEAFPROCESSOR 12) יכולות למדוד את קווי מתאר עלים ולמיין צורות עלים, אבל לא יכול פלט אורך פטוטרת. חוסר מערכות מדידה בקנה מידה הגדולה של פטוטרות עלה יש עכבות גישות Phenomics לSAS מחקר. במאמר זה, אנו מתארים תוסף חדש שפותח ImageJ, נקרא LeafJ, שמהירות יכול למדוד אורך פטוטרת ופרמטרי להב עלה של צמח המודל ארבידופסיס thaliana. לעלה מזדמן שתיקון ידני הנדרש של גבול להב הפטוטרת / עלה הייתי לוח עם מסך מגע. יתר על כן, צורת תא עלה ומספרים סלולריים עלים הם גורמים חשובים בגודל העלה 13. נפרד מLeafJ אנחנו גם מציגים פרוטוקול לשימוש במחשב לוח עם מסך מגע למדידת צורת תא, שטח וגודל. מערכת מדידת תכונת עלנו אינה מוגבלת למחקר צל, הימנעות ותאיץ phenotyping עלה של מוטציות רבות וצמחים על ידי הקרנת phenotyping עלה.
Protocol
Representative Results
Discussion
התוסף שלנו "LeafJ" מאפשר מדידת אורך פטוטרת חצי אוטומטית, הגדלת תפוקה כמעט 6 פעמים במדידה ידנית. אורך פטוטרת הוא מדד חשוב של SAS וגם לציון דרך של תופעות אחרות, כגון התנגדות שקיעה וצמיחת hyponastic 17. לכן תוסף זה יכול להיות שימושי למגוון רחב של חוקרי צמחים.
<p class="jove_conte…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LeafJ נכתב על ידי תל"י בזמן שהוא היה בשנת השבתון במעבדתו של ד"ר קתרין פולארד במכון גלדסטון.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק מהקרן הלאומי למדע (מענק מספר 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/ |
References
- 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).
