نقدم هنا، على بروتوكول لدراسة سلوك نمو النبات وخاصة تعمل بطريقة استنساخه. نعرض كيفية تقديم متغير وفي نفس الوقت الشروط الخفيفة مستقرة. تحليلات سليمة تعتمد على إعداد عينة كافية والتقييمات الإحصائية صحيحة.
علماء الأحياء النباتية غالباً ما تحتاج إلى مراقبة سلوك نمو تلك الأنواع المختارة. وتحقيقا لهذه الغاية، تحتاج النباتات ثابت الظروف البيئية ومستقرة الخفيفة، التي المتغير يفضل في كمية ونوعية بحيث يمكن إجراء دراسات تحت الأجهزة المختلفة. هذه الشروط المناخية الدوائر تتميز بأضواء الثنائيات (الصمام) التي ينبعث منها قدر الخفيفة، والتي يمكن-على النقيض من مصابيح الفلورسنت – تعيين لأطوال موجية مختلفة. المصابيح هي الطاقة المحافظة وتنبعث منها تقريبا لا الحرارة حتى في كثافة الضوء، التي غالباً ما تشكل مشكلة مع مصادر الضوء الأخرى. ويوفر البروتوكول عرضت إرشادات خطوة بخطوة كيفية برنامج دائرة مناخية مجهزة بأضواء LED متغير، فضلا عن وصف عدة نهج لتحليل معمقة للنمو تعمل. اعتماداً على طريقة إعداد تجريبية يمكن ملاحظة الخصائص المختلفة للنباتات المتنامية وتحليلها. هنا ونحن تصف كيفية تحديد الوزن الطازج وأوراق المنطقة ونشاط التمثيل الضوئي وكثافة ستوماتال. علينا أن نظهر أنه من أجل الحصول على بيانات موثوق بها واستخلاص استنتاجات صحيحة إلزامية لاستخدام عدد كاف من الأفراد للتقييم الإحصائي. أخذ النباتات قليلة جداً لهذا النوع من تحليل النتائج في أخطاء إحصائية عالية، وبالتالي في أقل تفسيرات واضحة للبيانات.
وقد أعطيت التمويل الحي النموذجي للباحثين مصنع عصر الجزيئية لأكثر من عقدين. خصائص عدة تجعل هذا ممثل الأسرة كرنب صغير مرشح مثالي للدراسات الوراثية والجزيئية: يحتوي جينوم صغيرة نسبيا مع الكروموسومات خمسة فقط (بالمقارنة مع مثل نيكوتيانا tabacum مع الكروموسومات 24) و كان تسلسل الجينوم تماما في عام 20001. (أ) التمويل يمكن تعديلها بسهولة وراثيا ب العدوى المتبعة 2 وقابلة حتى أحدث الأدوات الوراثية مثل كريسبر/Cas3. ولو صغيرة، دورة نمو سريعة بما يكفي لجعل التجارب البيوكيميائية الممكنة حيث هناك حاجة إلى كمية أكبر من المواد. النباتات تنمو على لوحات أجار أو على التربة، وحتى يمكن زراعتها كثقافات السائل4. يمكن زراعة نبات في الخزائن التي تسيطر عليها مناخياً، مثلاً من بيرسيفال، في الدوائر المناخية أو في البيوت الزجاجية. ليتمكن من مقارنة نمو السلوك وتحليل تعمل طفرات من المهم توفير استنساخه وفي نفس الوقت النمو مرونة شروط5. استناداً إلى المشكلة العلمية التي ستعالج واحدة قد تحتاج إلى درجات حرارة مختلفة وظروف الإضاءة المستمرة، والكثافات الخفيفة المتنوعة أو نوعيات خفيفة مختلفة في نفس درجة الحرارة. الضوء معلمة حرجة جداً في نمو النباتات وغالباً ما يتم دراستها نفوذها في مختلف النهج6. لضمان إمكانية تكرار نتائج وإمكانية المقارنة بين البيانات التي تم الحصول عليها من الأهمية بمكان ضمان على إخراج مستقرة وتطبيق نفس النوع من مصادر الضوء.
مصادر الضوء المعتاد في الدفيئات والمناخية الدوائر تتكون من بخار الصوديوم أو مصابيح الفلورسنت، التي تعزز نمو النبات مرضية ولكن لها عدة عيوب. أولاً، تقدمهم في السن مع مرور الوقت مما يؤدي إلى تغيير الإخراج الطيفية في كثافة بل في الجودة (الملاحظات الخاصة بها). ومع ذلك، إلا أن كثافة هو عادة رصد باستمرار حيث أن تغيير في ضوء الجودة قد تمر مرور الكرام، لكن لا تزال لها آثار هامة. ثانيا، إنشاء كلا النوعين من مصابيح الحرارة في أعلى كثافة الضوء، هي بحد ذاتها فسيولوجية تأثيراً عميقا على نمو النبات وقد تخفي أي أثر تعتمد الخفيفة. ثالثا، إخراج هذه مصادر الضوء الطيفي ثابتة والنقيض تماما من ضوء الشمس الطبيعي7. وقد تم التغلب على جميع هذه العيوب في حالة المصابيح)8،9،،من1011. لديهم مدة طويلة بالكاد أي تغيير في الانبعاثات، لا تنتج الحرارة النفايات حتى في كثافة الضوء عالية جداً ومرنة جداً فيما يتعلق بإنتاجها الطيفية.
هنا نحن لتوضيح كيفية إعداد دائرة مناخية تتميز بأضواء LED منفصلة للاحمر والأزرق والأبيض الخفيفة واتبع معلمات مختلفة من نمو النبات على مر الزمن. يمكننا قياس الوزن الطازج وأوراق المنطقة وكثافة الثغور وأداء التمثيل الضوئي. في الوقت نفسه، نحن تبرهن على أهمية وضع التقييمات الإحصائية بشكل صحيح.
الخطوة الأولى في دراسة نمو النبات في إنشاء الدائرة المناخية وفقا للشروط المطلوبة. ويتم ذلك بسهولة عن طريق كتابة كافة المتغيرات في قناع برنامج من البرامج الخاصة بكل منها (الشكل 1A). في هذه الخطوة، يمكن تنفيذ العديد من التعديلات عن طريق تغيير نظام الخفيفة و/أو درجة الحرارة. تأكد من مراقبة درجة الحرارة والرطوبة، وظروف الإضاءة (الشكل 2) لمنع فشل التقنية من تخريب التجربة باستمرار. هذه نقطة الحرجة للحصول على النتائج استنساخه. على الرغم من أن هذا التشكيل ويقدم العديد من المتغيرات ومرنة يمكن تعديلها، لها حدودها. مصابيح LED المتاحة حاليا لا يمكن أن تحاكي أشعة الشمس مئة في المئة، ويمكن أن تعكس الظروف المناخية داخل دائرة مناخية ابدأ تماما ما يجري خارج15.
مقارنة لتستخدم على نطاق واسع أضواء المصابيح الفلورية LED أكثر تنوعاً وأقل من الطاقة بحاجة إلى إظهار لا إشعاع الحرارة تقريبا. وقد أدت هذه المزايا صناعة كبيرة لتربية داخلي لتجهيز الدوائر المناخية والدفيئات مع مصابيح Led16. النظر في النجاحات الضخمة التي ذكرت في هذا الميدان، تقنية LED بالتأكيد سوف تجد العديد من التطبيقات أكثر.
عند مراقبة النمط الظاهري وخاصة بالنسبة لتحديد منطقة طرفية من المهم أن تأخذ في الاعتبار أن في النباتات الأكبر سنا يترك التداخل (الشكل 3). وهكذا، تقييم رسومية لمآخذ كله تميل إلى أن تكون غير دقيقة. وفي هذه الحالة، أكثر دقة قطع كل الإجازات والذهاب من هناك.
تقييم السلوك النمو ولا سيما من اختلافات في النمو والتنمية في ظل ظروف مختلفة تعتمد على حجم عينة كافية. في هذه الدراسة، واستخدمت على الأقل ستة مصانع لتصميم مثل التمثيل الضوئي الغلة (الشكل 5)، الوزن الطازج (الشكل 7)، ونبات المنطقة (الشكل 8 أ) ولكن بذور الفردية 30 زرعت في بداية الدراسة لضمان أن تنبت البذور الأولى، بما يكفي، وثانيا، يمكن إجراء اختيار النباتات “نموذجي”. وحتى داخل نفس السكان، أي من النباتات في الأواني واحدة في علبة نفس تحت نفس الظروف الدقيقة، أظهرت تعمل متفاوتة. ثم بطبيعة الحال ينعكس ذلك في الانحراف المعياري أثناء التحليل الإحصائي، ولكن تفسير البيانات عموما أكثر موثوقية عند ملاحظة الأخطاء الإحصائية الصغيرة (الشكل 8B).
يمكن أن يتم قياس الأداء التمثيل الضوئي بام (الشكل 4، 5 الشكل) للعديد من المعلمات. وفي هذه الحالة، كان التركيز على العائد بسيي Y(II) كمثال، لكن من الممكن أيضا تحديد مثل تبريد غير الضوئية، والعائد الكم من تبديد الطاقة الخاضعة للتنظيم وغير خاضعة لضوابط أو مغفرة الخفيفة. المهم هنا هو اختيار عويس خمسة على الأقل كل أوراق موزعة بالتساوي عبر سطح أوراق وقياس ثم يترك ستة على الأقل من النباتات المختلفة. العائق من هذا الأسلوب أنه لا يمكن الكشف عن أي آثار على هذه المبادرة؛ ولهذا الغرض، هناك حاجة إلى معدات مختلفة.
The authors have nothing to disclose.
وتسلم الدعم من رهيناك AG التكنلوجيا الخضراء من خلال أجزاء من هذه الدراسة. ج. س. وباء تلقت تمويلاً من DFG (SFB TR175).
Climatic chamber equipped with LED panels | Rhenac Green Tec AG | These chambers are custom made. | |
Spectrometer | OceanOptics | USB-650 | |
Imaging PAM | Walz | IMAGING-PAM M-Series | There are several suitable models depending on the broader use. |
Microscope+ 40x objective | Leica | DM1000 | Other companies also produce suitable microscopes. |
Software ImageJ | Free download from website | ||
Plant RNA extraction kit | Qiagen | 74903 | |
Bioanalyser | Agilent | G2939BA | Needs an additional computer |