हेलिएथस एन्युस में बड़े पैमाने पर थर्मल इमेजिंग स्क्रीनिंग द्वारा पौधों के वाष्पीकरण के उपन्यास नियामकों की पहचान
Summary
हम एक यौगिक पुस्तकालय की बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग द्वारा पत्तेदार वाष्पीकरण के मॉड्यूलर की पहचान करने के लिए एक विधि प्रदान करते हैं ।
Abstract
बायोटिक और अजैविक तनावों के लिए पौधे अनुकूलन विभिन्न कारकों द्वारा नियंत्रित होते हैं, जिनमें से पानी की कमी या रोगजनकों के जवाब में स्टोमटाल एपर्चर का विनियमन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए स्टॉमटाल आंदोलन को विनियमित करने वाले छोटे अणुओं की पहचान करने से शारीरिक आधार को समझने में योगदान मिल सकता है जिसके द्वारा पौधे अपने पर्यावरण के अनुकूल होते हैं । बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग दृष्टिकोण है कि स्टोमटाल आंदोलन के नियामकों की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया गया है संभावित सीमाएं हैं: कुछ abscisic एसिड (ABA) हार्मोन संकेत मार्ग पर भारी भरोसा करते हैं, इसलिए ABA स्वतंत्र तंत्र को छोड़कर, जबकि दूसरों को अप्रत्यक्ष, दीर्घकालिक शारीरिक प्रभाव जैसे संयंत्र के विकास और विकास के अवलोकन पर भरोसा करते हैं । यहां प्रस्तुत स्क्रीनिंग विधि थर्मल इमेजिंग द्वारा उनके वाष्पीकरण के प्रत्यक्ष मात्रा के साथ मिलकर रसायनों की एक पुस्तकालय के साथ पौधों के बड़े पैमाने पर उपचार की अनुमति देता है । चूंकि पत्तियों की सतह ठंडा होने के परिणामस्वरूप वाष्पीकरण के माध्यम से पानी का वाष्पीकरण होता है, थर्मल इमेजिंग समय के साथ स्टोमेटल आचरण में परिवर्तन की जांच करने के लिए एक गैर-आक्रामक दृष्टिकोण प्रदान करता है। इस प्रोटोकॉल में, हेलिनथस एन्युअलस रोपण को हाइड्रोपोनिक रूप से उगाया जाता है और फिर रूट फीडिंग द्वारा इलाज किया जाता है, जिसमें प्राथमिक जड़ को काट कर परीक्षण किए जा रहे रसायन में डुबोया जाता है। थर्मल इमेजिंग के बाद समय के साथ कोटाइलेडरी तापमान परिवर्तन के सांख्यिकीय विश्लेषण के बाद जैव सक्रिय अणुओं की पहचान के लिए अनुमति देता है स्टोमेटल एपर्चर । हमारे प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट प्रयोगों से पता चलता है कि एक रसायन कट रूट से 10 मिनट के भीतर सूरजमुखी अंकुर के कोटाइलेडन तक ले जाया जा सकता है । इसके अलावा, जब पौधों को एबीए के साथ सकारात्मक नियंत्रण के रूप में माना जाता है, तो पत्तियों की सतह के तापमान में वृद्धि का पता मिनटों के भीतर लगाया जा सकता है। इस प्रकार हमारी विधि स्टॉमेंटल एपर्चर को विनियमित करने वाले उपन्यास अणुओं की कुशल और तेजी से पहचान की अनुमति देती है।
Introduction
पौधों में तनाव सहनशीलता एक पॉलीजेनिक विशेषता है जो विभिन्न आणविक, सेलुलर, विकासात्मक और शारीरिक विशेषताओं और तंत्र1से प्रभावित होती है। एक उतार चढ़ाव वाले वातावरण में पौधों को पर्याप्त पानी बनाए रखते हुए कार्बन की फोटोसिंथेटिक मांग को संतुलित करने और रोगजनक आक्रमण को रोकनेकेलिए अपने स्टोमटाल आंदोलनों को लगातार मिलाना चाहिए । हालांकि, तंत्र जिसके द्वारा इन व्यापार बंद “निर्णय” किया जाता है खराब3समझ रहे हैं . पौधों में जैव सक्रिय अणुओं का परिचय उनके शरीर विज्ञान को मिलाना और विनियमन के नए तंत्र की जांच में मदद कर सकते हैं ।
छोटे अणुओं की बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग एक प्रभावी रणनीति है जिसका उपयोग कैंसर रोधी दवा खोज और औषधीय परखों में किया जाता है ताकि कम समय मेंसैकड़ोंसे हजारों अणुओं के शारीरिक प्रभावों का परीक्षण किया जा सके। संयंत्र जीव विज्ञान में, उच्च थ्रूपुट स्क्रीनिंग ने सिंथेटिक अणु पायराबैक्टिन6की पहचान में उदाहरण के लिए अपनी प्रभावशीलता दिखाई है, साथ ही एबीएससीआईसी एसिड (एबीए)7,8के लंबे समय से मांग वाले रिसेप्टर की खोज की है। तब से, ABA रिसेप्टर्स के agonists और विरोधी, और छोटे अणुओं ABA-inducible रिपोर्टर जीन की अभिव्यक्ति को मिलाना करने में सक्षम9,10,11,12,13,14,15की पहचान की गई है । उच्च थ्रूपुट स्क्रीनिंग वर्तमान में छोटे यौगिकों की पहचान करने के लिए उपलब्ध दृष्टिकोण जो स्टोमेटल एपर्चर को मिला सकते हैं कुछ कमियां हैं: (i) एबीए सिग्नलिंग मार्ग के आसपास घूमने वाले प्रोटोकॉल उपन्यास एबीए-स्वतंत्र तंत्र की पहचान को रोक सकते हैं, और (ii) जैव सक्रिय छोटे अणुओं की पहचान के लिए उपयोग की जाने वाली वीवो रणनीतियों में मुख्य रूप से अंकुरण या अंकुर वृद्धि पर उनके शारीरिक प्रभावों पर भरोसा करते हैं, न कि पौधे के नियमन पर।
इसके अतिरिक्त, जबकि जैव सक्रिय अणुओं के साथ पौधों के इलाज के कई तरीके हैं, उनमें से अधिकांश स्टॉमटाल आंदोलन के बड़े पैमाने पर अध्ययन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल नहीं हैं। संक्षेप में, तीन सबसे आम तकनीकों छिड़काव या सूई, जड़ प्रणाली के उपचार, और जड़ सिंचाई द्वारा पत्तेदार आवेदन कर रहे हैं । पत्ते की सतह पर बूंदों की उपस्थिति बड़े पैमाने पर डेटा संग्रह में हस्तक्षेप के बाद से स्टॉमीटल एपर्चर को मापने के लिए सबसे आम और तेजी से पद्धतियों के साथ फोलियार एप्लिकेशन संगत नहीं है। रूट सिंचाई की प्रमुख सीमाएं बड़े नमूना मात्रा आवश्यकताएं, राइजोस्फीयर में तत्वों द्वारा यौगिकों की संभावित अवधारण, और सक्रिय जड़ तेज पर निर्भरता हैं।
यहां, हम संयंत्र के वाष्पीकरण को विनियमित करने वाले नए यौगिकों की पहचान करने के लिए एक बड़े पैमाने पर विधि प्रस्तुत करते हैं जिसमें जरूरी नहीं कि ABA-या ज्ञात सूखा-उत्तरदायी तंत्र शामिल हो और पौधों के कुशल और विश्वसनीय उपचार के लिए अनुमति देता है । इस प्रणाली में, हेलिएथस एन्युअलस पौधों को एक रूट फीडिंग दृष्टिकोण का उपयोग करके इलाज किया जाता है जिसमें हाइड्रोपोनिक रूप से उगाए गए रोपण की प्राथमिक जड़ को काटना और कट साइट को नमूना समाधान में डुबोना शामिल है। एक बार इलाज के बाद, पौधों के वाष्पीकरण पर प्रत्येक यौगिक के प्रभाव को अवरक्त थर्मल इमेजिंग कैमरे का उपयोग करके मापा जाता है। चूंकि पत्ती की सतह के तापमान का एक प्रमुख निर्धारक पत्ती से वाष्पीकरण की दर है, थर्मल इमेजिंग डेटा सीधे स्टोमटाल चालन से सहसंबद्ध हो सकता है। रासायनिक उपचार के बाद पत्तेदार तापमान में सापेक्ष परिवर्तन इस प्रकार पौधे के वाष्पीकरण की मात्रा निर्धारित करने का प्रत्यक्ष साधन प्रदान करता है।
एच annuus दुनिया में पांच सबसे बड़ी तिलहन फसलों में से एक है16 और इस संयंत्र पर सीधे की गई खोजों प्रौद्योगिकी के भविष्य के हस्तांतरण की सुविधा हो सकती है । इसके अलावा, एच एन्युस रोपण में बड़े और फ्लैट कोटाइलेडन होते हैं, साथ ही एक मोटी प्राथमिक जड़ होती है, जो इस प्रोटोकॉल के विकास के लिए आदर्श थी। हालांकि, इस विधि को आसानी से अन्य पौधों और विभिन्न यौगिकों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।
इस प्रोटोकॉल का उपयोग स्टॉमेंटल क्लोजर को ट्रिगर करने या स्टोमटाल ओपनिंग को बढ़ावा देने में सक्षम अणुओं की प्रभावी पहचान करने के लिए किया जा सकता है, जिसमें पर्यावरण के लिए स्टोमटाल आचरण और पौधे अनुकूलन को विनियमित करने वाले संकेतों को समझने के लिए प्रमुख निहितार्थ हैं तनाव.
Protocol
Representative Results
Discussion
किसी दिए गए दिन पर परीक्षण किए जा सकने वाले यौगिकों की संख्या ज्यादातर पौधों को विकसित करने और स्क्रीन करने के लिए उपलब्ध पर्यावरण की दृष्टि से नियंत्रित स्थान के साथ-साथ (ii) उन व्यक्तियों की संख्या पर न…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को पोमोना कॉलेज स्टार्ट-अप फंड्स और हिर्श रिसर्च दीक्षा ग्रांटफंड (एफजे के साथ-साथ तारकीय ग्रीष्मकालीन अनुसंधान सहायक कार्यक्रम (केजी के लिए) के माध्यम से पोमोना कॉलेज आणविक जीव विज्ञान कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था ।
Materials
| 1020 plastic growing trays without drain holes | Standard 10 x 20 inch trays | ||
| 2.0 mL microtubes, capless | Genesee Scientific | 22-283NC | |
| Abscisic acid (ABA) | Sigma-Aldrich | A1049 | |
| Air pump | Active Aqua | AAPA7.8L | 2 Outlets, 3W, 7.8 L/min |
| Airstones | |||
| Chemical compound library | MicroSource Discovery | Natural Product Collection | |
| Creative Versa-Tool (wood burning tool) | Nasco | 9724549 | |
| Dimethylsulfoxide (DMSO), plant cell culture tested | Sigma-Aldrich | D4540 | |
| Dwarf Sunspot Sunflower seeds | Outsidepride.com | ||
| Erythrosin B | Sigma-Aldrich | 200964 | |
| Hydroponics fertilizer set (FloraBloom, FloraGrow, FloraMicro) | General Hydroponics | GL51GH1421.31.11 | |
| Kimwipes Delicate Task Wipers | Kimberly-Clark Professional | 34155 | |
| Laptop | Dell | ||
| MES hydrate | Sigma-Aldrich | M2933 | |
| Microdissection scissors | |||
| Microsoft Excel | Microsoft | ||
| Potassium hydroxide (KOH) | Sigma-Aldrich | P5958 | |
| ResearchIR Software | FLIR | ||
| R-Tech Rigid Polystyrene Foam Board | Insulfoam | ||
| Seedholders | Araponics | N/A | |
| Super Tub (plastic utility tub) | Maccourt | ST3608 | 36 x 24 x 8 inch tub used for hydroponics |
| T450sc LWIR (Long-Wave Infrared) Handheld Thermal Imaging Camera | FLIR | FLIR-T62101 | Comes with required charging cable and USB cable needed to connect to laptop |
| Vermiculite | |||
| Water filter | SunSun | HW-304B Pro Canister Filter |
References
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