This research was supported by the University of Missouri Research Board (Project CB000519) and the US National Science Foundation (IIA-1430428 to DMC). Nga T. Nguyen was supported by the Vietnam Education Foundation Training Program (Exchange visitor program No. G-3-10180). We also thank Roger Meissen (MU Bond Life Sciences Center) for his assistance and expertise during the video recording and editing sessions.

1. 모종 보육 <ol><li> 애기 장대 종자의 기상 살균 <ol><li> 1.5 ml의 원심 분리기 튜브에 씨앗 (40 ~ 50 mg)을 따르십시오. (~ 50 μl를 적절한 시드 볼륨에 대한 그림 1 참조). 연필로 각각의 튜브 (잉크가 살균 동안 사라질 수있다)을 레이블. 각 레이블 튜브를 배치 데시 케이 터 (13)에 모자를 엽니 다. </li><li> 활성 흄 후드에서 데시 케이 터를 놓고 데시 케이 터의 밸브를 닫습니다. </li><li> 나누어지는 다음 100 250 ㎖의 비커에 표백제의 ㎖ (차아 염소산 나트륨 6.15 %)과는 데시 케이 터에 넣습니다. </li><li> 빠르게 전송 피펫을 사용하여 표백제에 12 M 염산 3ml를 추가합니다. 반응이 빠르게 진행으로 빠르게 데시 케이 터의 덮개를 닫습니다. 살균이 4 시간 (잉크 튜브 마킹 잉크가 사라질 염소 가스의 충분한 양이 생성되었음을 시각적 도움보고)에 대해 수행 할 수있다. 주의 : 염소 가스는 독성; 핸들기능 흄 후드에서 추가 안전 조치와의 잔류. 지역 대리점에 문의하거나 환경 보건 및 안전 부서의 웹 페이지 방문 - 흄 후드 사용하는 화학 물질 안전성 및 지침 미주리 대학 (ESH-MU) 14 : https://ehs.missouri.edu/chem/합니다. </li><li> 15 분 살균 (3.75 시간) 완료되기 전에는 층류 후드를 켜고 70 % 에탄올을 사용하여 표면을 청소합니다. </li><li> 살균 4 시간이 밸브를 연 후, 간단히, 흄 후드 내부의 데시 케이 터의 뚜껑을 제거 표백제를 제거하고 제도적 절차에 따라 처분. 이 단계에서는 염소 가스의 많은 부분을 분리한다. 살균 챔버를 밀봉 층류 후드로 가져온다. 널리 뚜껑을 열고 약 40 분 동안 살균 씨앗을 공기에 쐬다. 이 시간이 지나면 즉시 종자를 사용하거나 건조한 장소에 보관하십시오. 참고 : 씨앗의 증기 상 살균 권장되지만, 다른 방법 스와Alatorre-Cobos 등. 2에 설명 된대로 에탄올, 표백제와 물 채널로 대체 세척 똑같이 효율적입니다. </li></ol></li><li> 씨앗의 발아를위한 문화 미디어 참고 :이 단계에서 제조 된 배양 배지는 ¼ 비타민 (15)와 무라 시게 및 스쿡 (MS)입니다. <ol><li> 450 ml의 탈 이온수 (DI 워터), 0.55 g MS의 미디어 플러스 비타민, 0.3 g의 MES (4 morpholineethanesulfonic 산 수화물) 및 1 L의 유리 비커에 자기 교반 막대를 추가합니다. </li><li> 용해의 NaOH를 사용하여 5.7으로 산도를 조정 한 후 3.5 g의 phytoagar를 추가합니다. 5 분 이상의 용액을 교반하십시오. </li><li> 눈금 실린더에 전체 솔루션을 붓고 500 ml의 DI 물 위로를 추가합니다. 1 L 오토 클레이브 병을 사용하여, 내부에 자기 교반 막대,이 용액을 500ml의 오토 클레이브. </li><li> 용액을 멸균 한 후, 병에 자기 교반기를 사용하여 7-10 분 동안 용액을 교반 하였다. </li><li> 미디어가 냉각되면50 ~ 60 ℃로, 멸균 조건에서 플레이트에 미디어를 부어이 응고 할 수 있습니다. 플레이트는 냉 방에서 나중에 사용하기 위해 저장할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 종자 도금 <ol><li> 사용하고 70 % 에탄올로 표면을 청소하기 전에 층류 후드 15 분을 켭니다. 다음 항목이 필요합니다 : 멸균 씨, 필터 종이, 이쑤시개, 미세 테이프와 ¼ MS 판. </li><li> 살균 필터 종이에 멸균 씨앗을 놓습니다. (멸균 물 또는 ¼ MS 미디어를 파고에 의해) 멸균 이쑤시개의 약간 젖은 한쪽 끝. 필터 용지에서 씨앗을 선택하고 다음 미디어 표면에 그들을 배치이 수분 끝을 사용합니다. </li><li> cm 2 당 약 1 시드 (그림 2)의 밀도 판에서 씨앗을 확산. 이어서 플레이트 본체에 부착 된 덮개 판을 유지 세공 테이프를 사용한다. 테이프 이러한 유형의 공기 insid 미기후 간의 가스 교환을 허용하는 동안 오염을 방지하는데 도움접시를 전자. </li><li> 발아하기 전에, 추운 방에서 판에게 이일을 유지하여 계층화 씨는 빛이 덮여있다. </li><li> 층화 한 후, 성장 챔버 또는 최적의 성장 조건 (23 ° C 애기를 들어, 16 시간 조명 / 8 시간 어두운 및 60 % 상대 습도)와 장소에 씨앗을 배치합니다. 모종 10-12일 발아 후 수경 재배를위한 준비가 될 것입니다. 주 : 발아 동안 플레이트의 뚜껑 아래 상당한 응축이있을 수 있고, 익사 방지하기 위해, 과량의 물이 층류 후드에서 무균 조건 하에서 폐기되어야한다. </li></ol></li></ol> 2. 수경 설치 및 이식 과정 <ol><li> 수경 솔루션 주 : 도입부에서 언급 된 바와 같이, 특정 식물 영양소 요구량을 가질 수 애기 성공적 표 1 내지 16에 도시 된 양액와 함께 성장 된 딜러에 따라,..여기 나열된 다른 염은 수분 함량 (수화) 및 한 몰 농도가 일정하게 유지 될 때 양액의 특성에 영향을주지 않는 등의 대안을 이용을 가질 수있다. <ol><li> 다른 병 (표 1)과 멸균 병에 철 - EDTA를 제외한 모든 미량 영양소의 각 다량 영양소의 주식 솔루션을 준비 (0.22 μm의 멤브레인을 사용하여 여과 소독). 솔루션을 혼합 할 때 항상 마지막에 철 - EDTA를 추가합니다. 4 ° C에서 실험 있지만, 오토 클레이브 및 저장에 앞서 10 배 양액을 준비합니다. 사용 또는 양액을 실온에 도달 한 경우에만 영양분을 변경합니다. </li></ol></li><li> 이식 <ol><li> 식물 홀더 및 수경 용기를 준비합니다 <ol><li> 면도날을 사용하여 길이를 따라 실행 발포체에 절개를 (도 3 참조). 공장 당 하나의 플러그를 준비합니다. </li><li> DI 물에 담가 액체 오토 클레이브 발포 튜브 연결합니다. &lt;/ 리&gt; <li> 발포 보드의 너비와 길이는 0.5 ~ 1.0 cm 용기의 크기보다 적은 것을 확인하고, 작은 판에 발포 패널 절단 (도 4 참조). </li><li> 폼 보드에 구멍을 만들 코르크 구멍 뚫는을 사용합니다. 식물의 밀도는 균일 적으로 1 공장 10cm 2 당, 분산되어야한다. 이 밀도는 깔끔하게 서로 분리 공장을 유지합니다; 높은 밀도는 역시 가능하며, 실험의 성공을 방해하지 않을 것이다. 구멍의 크기는 플러그의 크기가 일치하는지 확인 (도 4 참조). </li><li> 영양 용액으로 용기를 입력합니다. 솔루션의 깊이는 루트 개발 (적어도 5cm) 충분히 있는지 확인합니다. 그런 다음 조심스럽게 용액의 표면에 거품 보드를 배치합니다. </li><li> 용액에 산소를 공급하는 공기 펌프 시스템을 설정 (도 5 참조). 참고 : 양액 샘과 수경 용기를 입력전자 날 모종 이식되고있다. 빛으로부터 용기의 측면을 커버하는 조류의 성장을 방지하는 데 도움이 될 것입니다. </li></ol></li><li> 수경 시스템에 판에서 묘목 전송 <ol><li> 부드럽게 매체 판에서 각 모종을 끌어와 폼 튜브 플러그의 절개를 따라 루트를 마련하는 작은 핀셋을 사용합니다. 조심스럽게 다음 다시 수경 컨테이너 보드를 배치 폼 보드에 경종을 들고 폼 튜브를 연결합니다. 적절한 조작을위한 그림 6을 참조하십시오. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. 수경 실험 <ol><li> 양액 교체 및 조작 <ol><li> 양액 대체 <ol><li> 단계 2.1에 설명 된대로 양액을 교체하려면, 신선한 수경 솔루션을 준비합니다. 수경 컨테이너에서 식물을 포함하는 폼 보드를 제거하고 가득 임시 컨테이너에 배치물이나 수경 솔루션입니다. </li><li> 이전 용액 폐기 간단히 DI 물로 세 번 용기를 헹군다. 이 컨테이너에 새로 제조 수경 솔루션을 추가하고 부드럽게 다시 수경 용기에 식물 폼 보드를 놓습니다. 일주일에 두 번 수경 솔루션을 교체합니다. </li></ol></li><li> 수경 솔루션의 영양 성분 변경 <ol><li> 관심있는 요소의 최종 농도를 수정하기 표 1의 수경 액의 조성을 조정한다. 예를 들어, 철 (Fe)의 결핍을 유도의 Fe-EDTA의 농도를 감소 시키도록 수경 액을 수정한다. 비교에 대한 수정없이 수경 전체 (또는 구비) 솔루션을 성장 제어 식물의 집합을 포함한다. </li><li> 독성 요소 양액을 조작, 바람직하게 제 1000 배 농축시켜 원하는 독성 소자의 독립적 원액을 준비한다. 사용하십시오피펫는 1000 배 농축 된 스톡을 사용하여 원하는 최종 농도의 유해 요소 수경 액 스파이크. </li><li> 예를 들어, 위해 0.5 M을 CDCl3이 재고를 준비, 카드뮴의 20 μM 포함 수경 액 3 L을하고, 3 L 수경 용액에 0.5 M을 CDCl3이 주식의 120 μl를 추가합니다. 비교을 CDCl3이없이 수경 재배에서 재배 식물의 컨트롤 집합을 포함합니다. 주의 : 카드뮴, 비소, 납 등의 독성 요소는 인간의 건강과 환경에 매우 위험합니다. 14 지역 대리점에 문의하거나 (https://ehs.missouri.edu/train/chemical.html)를 EHS-MU의 웹 페이지를 방문하시기 바랍니다 실험을 실시하기 전에 환경과 건강 안전 지침. </li></ol></li></ol></li><li> 다음 실험 장비 살균 <ol><li> 거의 모든 재료가 될 수 설정된 수경을 제조하는데 사용다시, 희석 표백제와 다른 부분 (차아 염소산 나트륨 0.6 %)을 청소합니다. </li><li> 표백제로 세척 한 후, 탈 이온수로 철저하게 모든 재료를 씻어. 나중에 사용하기 위해 건조한 장소에 용기, 폼 보드, 수족관 거품 돌을 유지합니다. 폼 플러그는 뿌리를 제거하고 멸균 된 후 재사용 할 준비가되어 있습니다. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

수경 재배에 사용되는 모종의 건강은 수경 실험의 성공에 기여하는 주요 요소 중 하나입니다. 악기, 종자, 및 배지의 살균은 오염의 위험을 감소 시키는데 중요한 역할을하고는 수경 재배 시스템에 이식하기 전에 식물 좋은 시작을 제공한다. 좋은 실험이 설정에 대한 이러한 통제 된 조건 (빛의 세기와 온도)와 오토 클레이브, 흄 후드, 냉 방 (4 ° C), 성장 공간 등의 시설을 갖춘 작업 환경이 필요합니다. 양액의 신선도는 식물 상태를 결정하고, 차례로 수경 실험의 성공 여부를 판정한다. 물이 직접 조명 하에서 빠르게 증발하기 때문에, 염 농도를 전체 용액 부피의 감소로 인해 변경된다; 그러므로 적어도 일주일에 두 번 수경 솔루션을 변경하는 것이 가장 좋습니다. 그러나, 큰, 깊은 용기의 경우지속 시간이 짧은 실험 양액을 교체하는 것이 필요하지 않을 수도 사용되는 공기 펌프 시스템을 갖추고. 애기 장대의 경우, 우리는 더 큰 식물 수용 마젠타 용기 (77mm 폭 X 길이 77mm X 97mm의 높이)하지만, 다른 더 큰 용기가 또한 사용될 수를 사용했다. 식물 영양소에 관심있는 연구자를 들어, 수경 실험은 다른 영양소 가용성 (17) 식물의 표현형과 응답을 테스트 할 수있는 독특한 설정을 제공합니다. 관심의 원소의 농도를 조정하여, 연구자들은 충분 결핍 또는 필수 및 비 필수 영양소의 농도를 독성의 효과를 테스트하기 위해 여러 실험을 설정할 수있다. 토양 기반 시스템에 비해, 수경 재배 시스템은 토양 매개 질병 위험 감소와 함께 설비보다 균일 영양 배지를 제공한다. 또한, 루트 및 촬영 조직 모두 수확 쉽게 분리 될 수있다특정 식물 조직에 대한 자세한 분석을 위해. 대표 섹션에서, 우리는 간단한 수경 시스템이 식물 영양에 대한 자세한 연구를 위해 사용하는 두 가지 예를 소개했다. 첫번째 예에서는, 아연의 농도 구배에 식물을 성장시킴으로써,이 수경 재배 시스템을 사용하는 영양 조성물을 얻을 수 제어 레벨을 설명 할 수 있었다. 여분의 아연은 성장을 방해 하였다 첨가하지 않고 식물이 7 μm의 아연 함께 성장 식물에 비해 성장하면서 7 μm의 아연 함께 성장 식물은, 50 μM의 아연에서 자란 식물에 비해 훨씬 더 적극적으로 성장했다. 이는 식물이 충분한 조건하에 성장시켰다 기간 부분적이었다; 미디어에서 아연의 이전 제거는 강한 아연 결핍 증상을 유도 할 가능성이있다. 동일한 원리를 적용하면, 우리는 식물의 성장을 저해하는 것으로 알려져 비 필수 금속 카드뮴을 이용한 독성을 유도 할 수 있었다. 두 번째에서예, 72 시간 동안 20 μM 카드뮴으로 처리 골-0 뿌리와 새싹의 원소 조성은 ICP-OES에 의해 결정되었다. 우리는 뿌리와 싹 사이의 모든 감지 금속의 차이를 발견했다. 철과 아연은 뿌리에서 더 풍부 발견 동안 매크로 요소는 뿌리를 기준으로 촬영에 높은 농도에서 발견되었다. 카드뮴은 촬영에 비해 뿌리에 더 집중되고, 철, 아연과 비슷한 패턴을 따랐다. 이러한 데이터는 잎과 뿌리는 식물의 ionome 상태에 대한 다른 정보를 제공하기 때문에, 두 조직 전체 플랜트 수준 미네랄 영양 조성물을 이해 별도로 분석해야 개념을 강화. 예컨대 원자 흡수 분광법 (AAS) 또는 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS) 등의 ICP-OES 여러 분광법 외에 또한 식물의 원소 조성 (ionome) 18-20 조직을 측정 할 수있다. hydroponi에서C 실험은 증상과 다른 영양 조건에 응답 식물의 표현형은 더으로 확장 될 수 있는지의 시작을 같은 유전자 발현 (transcriptomics)과 단백질 풍부 (프로테오믹스)로 분석 정교 나타냅니다. 이 -omic 기술은 조직 - 특이 적 방식으로 프로세스를 고려하여 식물의 신진 대사를 통합하는 키입니다.

식물은 태양 1에서 캡처 한 에너지를 사용하여 무기 이온, 물 및 CO 2에서 필요한 모든 대사 산물을 합성 할 수있는 몇 안되는 생물 중입니다. 수경법 또는 고체 배지없이 액체 용액에서 그들의 무기 형태 모든 영양소를 제공함으로써이 사실을 이용한다 식물 성장하는 방법이다. 수경 시스템은 광범위하게 영양 요구 사항과 일부 애기 장대의 요소와 다른 식물 종 2-5의 독성을 탐험 과학자들에 의해 사용되어왔다. 예를 들어, Berezin 등. 3, 코네티컷 등. 4, Alatorre-Cobos 등. 2 미네랄 분석 2-4에 충분한 식물 바이오 매스를 생성, 토마토와 담배 포함 수경 시스템과 여러 식물 종을 사용했다. 수경 재배의 산업 응용 프로그램은 또한 토마토 및 양상추 (6) 등의 작물이 개발되었다. 여기, 우리 오연구, 가능한 방법에 가능한 변화의 맥락에서 수경의 사용을 utline, 그리고 마지막으로 식물의 미네랄 영양을 공부에 관심이 연구소에 대한 쉽게 확장 가능하고 유용 할 수있는 시스템을 제시한다. 수경 시스템은 루트 조직을 쉽게 분리 및 영양 가용성을 정밀하게 제어 할 수 있도록 수경 재배는 토양 기반 시스템에 비해 여러 장점을 제공한다. 토양에서 제거하는 경우, 루트 조직은 종종 기계적으로 조직 손상의 손실을 초래 전단된다. 이 같은 측면 뿌리 루트 털이 미세 루트 구조에 특히 사실이다. 불활성 미립자 매체를 사용하지 않는 수경 시스템은 루트의 덜 침습적 분리를 허용하고 조직을 촬영합니다. 토양 시스템에서 영양분과 토양 매트릭스에 걸쳐 영양소의 생체 이용률의 변화는 토양 내의 미세 환경을 만드는 토양 입자에 결합한다. 이 시간eterogeneity 영양소 또는 다른 분자의 외부 농도의 정밀한 제어를 필요로하는 실험에서 복잡성의 추가 레벨을 추가 할 수 있습니다. 대조적으로, 수경 액은 균일하고 용이하게 실험 과정에 걸쳐 치환 될 수있다. 수경 시스템의 변형 모든 수경 배양 설비에 필수 요소를 전달하기위한 양액에 의존한다. 영양소 외에도 뿌리는 산소의 안정 공급을 필요로한다. 뿌리는 무산소 될 때 그들은 식물 체 (7)의 나머지 부분 및 운송 대사 산물을 차지 할 수 없습니다. 또는 뿌리가 완전히 노출 될 수 있도록하여 산소 공급을 항상 뿌리를 침지하지 않음으로써, 공기 (고전 수경)로 용액을 포화 기준 : 수경 시스템들은 뿌리 산소 및 기타 영양소를 제공하는 방식에 따라 분류 될 수있다 공기 (aeroponics) 8. 수경 재배에서,양액은 사용 전에 공기 포화 자주 변경 또는 공기 연속적 식물 (9)의 라이프 사이클에 걸쳐 용액에 공급 될 수 수있다. 또한, 식물은 불활성 매체 (예를 들면, 암면, 질석, 또는 점토 알갱이)에 성장 및 양액 (10)의 기판을 침지 주기적으로 미디어를 통해 솔루션을 적하 또는하여주기 건조를 습식 할 수있다. aeroponics에서 뿌리 탈수를 방지하기 위해 양액 분무된다. 수경 시스템의 단점 수경 문화 토양 기반 시스템에 비해 분명한 장점을 제공하지만, 데이터를 해석 할 때 인정해야합니다 몇 가지 고려 사항이 있습니다. 예를 들면, 수경 재배 시스템은 비 - 생리 학적으로 볼 수있는 상태에 식물을 노출. 따라서, 표현형 또는 식물 응답은 크기 갔지 다를 수 있습니다 수경 시스템을 이용하여 검출N 식물은 다른 시스템 (예를 들면, 토양, 한천 기반 미디어)에서 재배된다. 이러한 고려 사항은 수경 시스템에 고유하지 않습니다; 식물이 토양 (11, 12)의 다른 유형에서 성장하는 경우, 차동 응답도 관찰 할 수있다. 다음 프로토콜은 실험실에서 수경 시스템을 설정하는 방법에 대한 단계별 지침을 제공합니다. 이 프로토콜은 애기 장대 (Arabidopsis의)에 최적화되어있다; 그러나, 유사하거나 동일한 단계가 다른 종의 성장을 사용할 수있는 경우이다.

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For seed sterilization&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Bleach</td><td>The Clorox Company</td><td>NA</td><td>The regular bleach&lt;br/&gt;www.cloroxprofessional.com</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144-500</td><td></td></tr><tr><td>Desiccator body</td><td>Nalgene</td><td>D2797 SIGMA</td><td>Marketed by Sigma-Aldrich</td></tr><tr><td>Desiccator plate</td><td>Nalgene</td><td>5312-0230</td><td>Marketed by Thermo Scientific</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For one quarter MS medium preparation&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>MES</td><td>Acros Organics</td><td>172591000</td><td>4-Morpholineethanesulfonic acid hydrate</td></tr><tr><td>Murashige and Skoog (MS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0404-10L</td><td></td></tr><tr><td>KOH</td><td>Fisher Scientific</td><td>P250-500</td><td></td></tr><tr><td>Phytoagar</td><td>Duchefa Biochemie</td><td>P1003.1000</td><td></td></tr><tr><td>Square plate</td><td>Fisher Scientific</td><td>0875711A</td><td>Disposable Petri Dish With Grid</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For seed plating&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Filter paper</td><td>Whatman</td><td>1004090</td><td></td></tr><tr><td>Toothpick</td><td>Jarden Home Brands</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Aluminum foil</td><td>Reynolds Wrap</td><td>NA</td><td>Standard aluminum foil</td></tr><tr><td>Micropore tape</td><td>3M Health Care</td><td>19-898-074</td><td>Surgical tape; Marketed by Fisher Scientific</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For hydroponic solution preparation&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>KNO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>BP368-500</td><td></td></tr><tr><td>KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Fisher Scientific</td><td>P386-500</td><td></td></tr><tr><td>MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Fisher Scientific</td><td>M63-500</td><td></td></tr><tr><td>Ca(NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Acros Organics</td><td>A0314209</td><td></td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;BO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma</td><td>B9645-500G</td><td></td></tr><tr><td>MnCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M7634-100G</td><td></td></tr><tr><td>ZnSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma</td><td>Z0251-100G</td><td></td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;MoO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Aldrich</td><td>737-860-5G</td><td></td></tr><tr><td>NaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Fisher Scientific</td><td>S271-1</td><td></td></tr><tr><td>CoCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>232696-5G</td><td></td></tr><tr><td>FeEDTA</td><td>Sigma</td><td>E6760-100G</td><td></td></tr><tr><td>&amp;ldquo;Stericup &amp;amp; Steritop&amp;rdquo; bottle&amp;nbsp;</td><td>Milipore Corporation</td><td>SCGVU02RE</td><td>Micronutrient container&lt;br/&gt;www.milipore.com</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For root wash buffer preparation&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Acros Organics</td><td>A0305456</td><td></td></tr><tr><td>Tris</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP154-1</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For hydroponic setup&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Autoclavable foam tube plug</td><td>Jaece Industries Inc.</td><td>L800-A</td><td>Identi-Plugs fit to holes with 2R = 6-13 mm</td></tr><tr><td>Foam Board</td><td>Styrofoam Brand&amp;nbsp; Dow</td><td>ESR-2142</td><td>Thickness is 1/2 inches</td></tr><tr><td>Cork borer</td><td>Humboldt</td><td>H-9662</td><td>Cork Borer Sets with Handles, , Plated Brass Set of 6, 3/16&quot; to 1/2&quot; OD Size</td></tr><tr><td>Air pump</td><td>Aqua Culture</td><td>MK-1504</td><td></td></tr><tr><td>Air pump</td><td>Marketed by Wal-mart Stores, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Airline tubing and aquarium bubble stones</td><td>Aqua Culture</td><td>Tubing: 928/25-S</td><td></td></tr><tr><td>Airline tubing and aquarium bubble stones</td><td>Marketed by Wal-mart Stores, Inc.</td><td>Stone: ASC-1</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Other&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A995-4</td><td>Reagent Alcohol</td></tr><tr><td>Cadmium Chloride (CdCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10108-64-2</td><td></td></tr></tbody></table>

hydroponics: a versatile system to study nutrient allocation and plant responses to nutrient availability and exposure to toxic elements

수경 시스템은 식물 생물학 연구를위한 표준 방법의 하나로서 이용되었고, 또한 양상추와 토마토 등 여러 작물에 대한 상업 생산에 사용된다. 식물 연구 커뮤니티 내에서 다양한 수경 시스템은 생물과 비 생물 적 스트레스에 대한 식물의 반응을 연구하기 위해 설계되었습니다. 여기에서 우리는 쉽게 식물의 미네랄 영양에 대한 연구를 추구에 관심 실험실에서 구현 될 수있는 수경 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 상세 설정 수경 시스템 성공적인 실험 식물 물질의 제조를 설명한다. 이 프로토콜에 설명 된 자료의 대부분은 수경 실험 설정이 저렴하고 편리하게, 과학 공급 회사 외부에서 찾을 수 있습니다. 영양소 매체 때 그대로 RO 잘 제어되어야하고 여기서 수경 성장 시스템의 사용 상황에서 가장 유리한OTS는 다운 스트림 애플리케이션에 수확해야합니다. 우리는 또한 필수 영양소와 독성이 아닌 필수 요소 모두에 식물 응답을 유도하기 위해 수정 될 수있는 방법을 양분 농도를 보여줍니다.

이 섹션에서, 여기서 설명하는 수경 재배 시스템을 사용하여 두 종류의 실험의 결과를 제시한다. 첫 번째 실험에서, 영양 용액을 아연의 상이한 농도를 얻기 위해 수정되었다. 또한 독성 원소 카드뮴 비 치사 농도 (도 7)를 추가하여 양액 변성. 두 번째 실험에서는 유도 뿌리 수경 액 함유 카드뮴 (도 8)에서 자라는 식물의 잎의 원소 조성을 측정하는 광 플라즈마 발광 분석법 (ICP-OES) 한 결합 사용. 이 실험은 별도의 뿌리와 잎을 얻는 효과를 나타낸다. 실험 1 애기 모종 (골-0) (PR)에 기재된 수경 재배 시스템에서 성장시켰다otocol 1 및 2 식물 다른 아연 농도 (도 7A-B) 또는 카드뮴의 비 치사 농도 (도 7C)로 처리되기 전에 3주 총 성장시켰다 단계. 여분의 아연이없는 식물도 7 μM 아연 2+와 함께 성장하는 식물에 비해 성장을 지연 보여 첨가하면서 엿새 동안은 후 처리, 높은 아연 농도 (&gt; 42 μM)에서 성장 식물, 독성을 내지 Zn에 의한 성장 지연 보였다. 7 그림도 보여줍니다 카드뮴 (그림 7C)에 노출 된 식물의 일반적인 촬영 성장의 감소, 뿌리 성장 및 백화 잎 증상. 실험 2 이주 후 단계 1 및 2에 기재된 바와 같이 골 0 식물이 성장하고, 변경 전 (구비) 용액 20 μM C​​D를 포함하는 수경 용액 80 ㎖로 대체되었다. 72시간 후S는 뿌리 조직을 20mM의​​ 트리스 (PH 8.0), 5 mM의 EDTA 80 ml를 함유하는 새로운 용기에 식물 전체 폼 보드를 전송하여 세척 하였다. 이 솔루션은 뿌리의 표면에 결합 된 중금속을 제거합니다. 식물은 5 분 동안 회전 진탕에 EDTA 함유 용액에서 배양 하였다. EDTA 용액을 DI 물 80 ml로 변경하고, 식물을 추가로 5 분 동안 회전 진탕 기에서 인큐베이션 하였다. DI 물이 세정 공정은 두 번 반복 하였다. DI 물과 식물을 세척 한 후, 잎과 뿌리 조직은 독립적 수확 및 ICP-OES 1 처리. 8 잎의 원소 조성 뿌리, 다른 것을 보여줍니다 곳 잎 조직에서 다량 영양소 (칼슘, K, Mg를) 뿌리에 비해 더 높은 농도로 존재한다. 한편, 예컨대 아연 및 철과 같은 미량 우선적 뿌리에 축적된다. 비 필수 요소 카드뮴의 농도는 하이였다<html> 뿌리 gher은 촬영에 비교했다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig1.jpg" /> 애기 씨의 그림 1. 기상 살균. 1.5 ml의 원심 분리기 튜브 당 애기 씨의 (A) 금액. (B) 살균을위한 준비 튜브 랙 홀더에 열려 모자와 씨앗, 잉크 표시 캡에 포함되는 하나의 튜브를 포함하는 튜브. (C) 살균 건조기, 뚜껑 내부에 설치하고 밸브를 폐쇄. (D) 이전과 살균 후 잉크 마크의 강한 색으로 시드 멸균 공정에 포함 된 튜브의 뚜껑에 잉크 마크. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 파일 / ftp_upload / 54317 / 54317fig2.jpg &quot;/&gt; 그림 2. 종자 도금 단계는. (A) 씨는 도금하기 전에 멸균 종이에 배치됩니다. 멸균 이쑤시개는이 단계에서 필요하다. (B) 약간 중간 플레이트 측의 매체 또는 물 이쑤시개 끝 젖은. (C) 씨앗은 MS 판을 ¼로 이동합니다. (D) 씨의 이상적인 밀도가 ≈1 씨 / cm 2. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig3.jpg" /> 그림 양액의 모종을 보유하는 데 사용 3. 폼 플러그. 거품 튜브 플러그의 절반에 절개 수경 재배에 판에서 이식시 종묘를 유지하는 데 도움이됩니다.<a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig4.jpg" /> 도 4 폼 보드 제제. (A) 다량의 발포체 기판을 준비하기 전에, 용기 크기 템플릿 폼 보드의 크기를 확인한다. 폼 보드의 중심에 만든 두 개의 작은 구멍은 잡고 핀셋을 사용하여 폼을 처리하기 쉽게합니다. (B- C) 코르크 구멍 뚫는는 폼 보드에 구멍을 만드는 데 사용됩니다. (D) 폼 보드에 생성 된 거품 튜브 플러그와 홀 사이의 적절한 맞춤을 선택합니다. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> . 평면도 (A)와 사이드 뷰 (B)에서 수경 실험 그림 5. 에어 펌프 설정 번호는 표시 : 1 - 펌프 공급 공기를; 2 - 공기 흐름을 제어하는​​ 밸브 시스템과 공기 펌프를 연결하는 플라스틱 배관; 3 - 밸브 시스템; 4, 5 - 포기에 대한 거품 돌 밸브 시스템을 연결하는 플라스틱 튜브; 6, 7 -. (물고기 탱크 판매) 거품 돌 <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig6.jpg" /> 그림 6. 수경 시스템에 모종을 전송. (A)는 중간 판에서 묘목을 위해 핀셋을 사용합니다. (B) 묘목 루를 배치거품 튜브 플러그의 절개를 따라 t. (C) 폼 보드에 거품 튜브 플러그를 삽입합니다. 준비 모종와 (D) 완성 된 폼 보드 설정이 양액에 배치 할 수 있습니다. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig7.jpg" /> 도 7 영양소 솔루션의 결핍 또는 요소의 독성 효과를 테스트하기 위해 수정 될 수 사주 된 수경이 6일 처리 후의 아라비돕시스 성장 :. (AB) 식물로 성장 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 및 아연 50 μM. 함께 성장 식물에 비해 높은 아연 농도 (&gt; 42 μM) 쇼 지연 성장 (독성) 아연이없는 식물도 지연 보여 첨가하면서 성장 (영양 결핍)에서 성장 식물<html> 7 μM 아연 2+. (C) 식물 (사진 카드뮴 노광 6 일 후 찍은) 양액의 부재 (왼쪽) 또는 20 μM 카드뮴의 존재하에 성장. 카드뮴 노출 백화을 유도하고 성장을 감소시킨다. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 8" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig8.jpg" /> 식물의 뿌리와 새싹의 그림 8. 원소 조성은 수경 재배. 필수 미량 영양소는 아연과 철의 뿌리에 더 집중하는 동안 싹이 뿌리에 비해 다량 영양소 (칼슘, K, 마그네슘)을 포함한다. 마찬가지로 비 필수 요소 카드뮴 우선적 뿌리에 축적된다. 오차 막대는 95 % 신뢰 구간 (N = 14, 싹 및 N = 9, 뿌리)을 나타낸다._upload / 54317 / 54317fig8large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <table><tbody><tr><td> 영양소의 종류 </td><td> 소금 / 시약 </td><td> 수경 용액의 농도 </td><td> 단위 </td></tr><tr><td> 다량 영양소 </td><td> 3 알것 </td><td> 1.250 </td><td> 밀리미터 </td></tr><tr><td> 다량 영양소 </td><td> KH 2 PO 4 </td><td> 0.625 </td><td> 밀리미터 </td></tr><tr><td> 다량 영양소 </td><td> 황산 </td><td> 0.500 </td><td> 밀리미터 </td></tr><tr><td> 다량 영양소 </td><td> CA (NO 3) 2 </td><td> 0.500 </td><td> 밀리미터 </td></tr><tr><td> 미량 영양소 </td><td> H 3 BO 3 </td><td> 17.500 </td><td> μM </td></tr><tr><td> 미량 영양소 </td><td> MnCl 2 </td><td> 5.500 </td><td> μM </td></tr&gt; <tr><td> 미량 영양소 </td><td> ZnSO 4 </td><td> 0.500 </td><td> μM </td></tr><tr><td> 미량 영양소 </td><td> 나 2을 MoO 4 </td><td> 0.062 </td><td> μM </td></tr><tr><td> 미량 영양소 </td><td> 염화나트륨 2 </td><td> 2.500 </td><td> μM </td></tr><tr><td> 미량 영양소 </td><td> 의 CoCl2 </td><td> 0.004 </td><td> μM </td></tr><tr><td> 미량 영양소 </td><td> FeEDTA </td><td> 12.500 </td><td> μM </td></tr></tbody></table> 수경 솔루션 영양소 표 1. 효과적인 농도.

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Hydroponics: A Versatile System to Study Nutrient Allocation and Plant Responses to Nutrient Availability and Exposure to Toxic Elements

Here, we present an easy-to-follow protocol to establish a successful hydroponic system for plant nutrition studies. This protocol has been extensively tested in Arabidopsis and can easily be adapted to other plant species to study specific nutritional requirements or the effect of non-essential elements on plant growth and development.

수경법, • 다목적 시스템은 유해 요소에 영양소 가용성 및 노출에 영양 할당 및 플랜트 응답을 공부하기

Hydroponic systems have been utilized as one of the standard methods for plant biology research and are also used in commercial production for several ...

hydroponics-versatile-system-to-study-nutrient-allocation-plant

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

31.5K 조회수.  University of Missouri, Columbia. Here, we present an easy-to-follow protocol to establish a successful hydroponic system for plant nutrition studies. This protocol has been extensively tested in Arabidopsis and can easily be adapted to other plant species to study specific nutritional requirements or the effect of non-essential elements on plant growth and development.

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Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

방사성 트레이서와 식물에 미네랄 영양 성분 및 독성 물질의 플럭스를 측정

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

연구

환경과학

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ammonia removal, nitrogen removal and algal growth are compared over an 8-week period in paired sets of small (100 L) and large (1,000 L) reactors designed for algal remediation of landfill wastewater. Contents of the small and large scale reactors were mixed before the beginning of each weekly testing interval to maintain equivalent initial conditions across the two scales. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted to better equalize conditions occurring at both scales. During the short 8-week representative time period, starting ammonia and total nitrogen concentrations ranged from 3.1-14 mg NH3-N/L, and 8.1-20.1 mg N/L, respectively. The performance of the treatment system was evaluated based on its ability to remove ammonia and total nitrogen and to produce algal biomass. Mean &#177; standard deviation of ammonia removal, total nitrogen removal and biomass growth rates were 0.95&#177;0.3 mg NH3-N/L/day, 0.89&#177;0.3 mg N/L/day, and 0.02&#177;0.03 g biomass/L/day, respectively. All vessels showed a positive relationship between the initial ammonia concentration and ammonia removal rate (R2=0.76). Comparison of process efficiencies and production values measured in reactors of different scale may be useful in determining if lab-scale experimental data is appropriate for prediction of commercial-scale production values.

An experimental methodology is presented to compare the performance of small (100 L) and large (1,000 L) scale reactors designed for algae remediation of landfill wastewater. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted based on application.

폐수의 해조 교정을위한 광합성 원자로 시스템의 규모 비교

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for assessing plant responses to chemicals and other substances of interest is presented. This system is highly efficient in obtaining homogeneous and healthy seedlings of the C3 and C4 model species Arabidopsis thaliana and Setaria viridis, respectively. The sterile cultivation avoids algae and microorganism contamination, which are known limiting factors for plant normal growth and development in hydroponics. In addition, this system is scalable, enabling the harvest of plant material on a large scale with minor mechanical damage, as well as the harvest of individual parts of a plant if desired. A detailed protocol demonstrating that this system has an easy and low-cost assembly, as it uses pipette racks as the main platform for growing plants, is provided. The feasibility of this system was validated using Arabidopsis seedlings to assess the effect of the drug AZD-8055, a chemical inhibitor of the target of rapamycin (TOR) kinase. TOR inhibition was efficiently detected as early as 30 min after an AZD-8055 treatment in roots and shoots. Furthermore, AZD-8055-treated plants displayed the expected starch-excess phenotype. We proposed this hydroponic system as an ideal method for plant researchers aiming to monitor the action of plant inducers or inhibitors, as well as to assess metabolic fluxes using isotope-labeling compounds which, in general, requires the use of expensive reagents.

A simple, versatile, and low-cost in vitro hydroponic system was successfully optimized, enabling large-scale experiments under sterile conditions. This system facilitates the application of chemicals in a solution and their efficient absorption by roots for molecular, biochemical, and physiological studies.

유연한 저비용 수경 시스템 살 균 조건에서 작은 분자에 식물 응답을 평가 하기 위한

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

An Optimized Rhizobox Protocol to Visualize Root Growth and Responsiveness to Localized Nutrients

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive harvest or expensive equipment. We present a customizable and affordable rhizobox method that allows the non-destructive visualization of root growth over time and is particularly well-suited to studying root plasticity in response to localized resource patches. The method was validated by assessing maize genotypic variation in plasticity responses to patches containing 15N-labeled legume residue. Methods are described to obtain representative developmental measurements over time, measure root length density in resource-containing and control patches, calculate root growth rates, and determine 15N recovery by plant roots and shoots. Advantages, caveats, and potential future applications of the method are also discussed. Although care must be taken to ensure that experimental conditions do not bias root growth data, the rhizobox protocol presented here yields reliable results if carried out with sufficient attention to detail.

Visualizing and measuring root growth in situ is extremely challenging. We present a customizable rhizobox method to track root development and proliferation over time in response to nutrient enrichment. This method is used to analyze maize genotypic differences in root plasticity in response to an organic nitrogen source.

루트 성장 및 지역화 된 양분에 응답을 시각화 하는 최적화 된 Rhizobox 프로토콜

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive ...

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&ndash;Environment Interactions

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating a knowledge gap. To meet the challenge of improving crops to feed the growing global population, this gap must be bridged.
Physiological traits are considered key functional traits in the context of responsiveness or sensitivity to environmental conditions. Many recently introduced high-throughput (HTP) phenotyping techniques are based on remote sensing or imaging and are capable of directly measuring morphological traits, but measure physiological parameters mainly indirectly.
This paper describes a method for direct physiological phenotyping that has several advantages for the functional phenotyping of plant&#8211;environment interactions. It helps users overcome the many challenges encountered in the use of load-cell gravimetric systems and pot experiments. The suggested techniques will enable users to distinguish between soil weight, plant weight and soil water content, providing a method for the continuous and simultaneous measurement of dynamic soil, plant and atmosphere conditions, alongside the measurement of key physiological traits. This method allows researchers to closely mimic field stress scenarios while taking into consideration the environment&#8217;s effects on the plants&#8217; physiology. This method also minimizes pot effects, which are one of the major problems in pre-field phenotyping. It includes a feed-back fertigation system that enables a truly randomized experimental design at a field-like plant density. This system detects the soil-water-content limiting threshold (&#952;) and allows for the translation of data into knowledge through the use of a real-time analytic tool and an online statistical resource. This method for the rapid and direct measurement of the physiological responses of multiple plants to a dynamic environment has great potential for use in screening for beneficial traits associated with responses to abiotic stress, in the context of pre-field breeding and crop improvement.

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&#8211;Environment Interactions

This high-throughput, telemetric, whole-plant water relations gravimetric phenotyping method enables direct and simultaneous real-time measurements, as well as the analysis of multiple yield-related physiological traits involved in dynamic plant&#8211;environment interactions.

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating ...

Two-Dimensional Visualization and Quantification of Labile, Inorganic Plant Nutrients and Contaminants in Soil

We describe a method for two-dimensional (2D) visualization and quantification of the distribution of labile (i.e., reversibly adsorbed) inorganic nutrient (e.g., P, Fe, Mn) and contaminant (e.g., As, Cd, Pb) solute species in the soil adjacent to plant roots (the &#8216;rhizosphere&#8217;) at sub-millimeter (~100 &#181;m) spatial resolution. The method combines sink-based solute sampling by the diffusive gradients in thin films (DGT) technique with spatially resolved chemical analysis by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). The DGT technique is based on thin hydrogels with homogeneously distributed analyte-selective binding phases. The variety of available binding phases allows for the preparation of different DGT gel types following simple gel fabrication procedures. For DGT gel deployment in the rhizosphere, plants are grown in flat, transparent growth containers (rhizotrons), which enable minimal invasive access to a soil-grown root system. After a pre-growth period, DGT gels are applied to selected regions of interest for in situ solute sampling in the rhizosphere. Afterwards, DGT gels are retrieved and prepared for subsequent chemical analysis of the bound solutes using LA-ICP-MS line-scan imaging. Application of internal normalization using 13C and external calibration using matrix-matched gel standards further allows for the quantification of the 2D solute fluxes. This method is unique in its capability to generate quantitative, sub-mm scale 2D images of multi-element solute fluxes in soil-plant environments, exceeding the achievable spatial resolution of other methods for measuring solute gradients in the rhizosphere substantially. We present the application and evaluation of the method for imaging multiple cationic and anionic solute species in the rhizosphere of terrestrial plants and highlight the possibility of combining this method with complementary solute imaging techniques.

This protocol presents a workflow for sub-mm 2D visualization of multiple labile inorganic nutrient and contaminant solute species using diffusive gradients in thin films (DGT) combined with mass spectrometry imaging. Solute sampling and high-resolution chemical analysis are described in detail for quantitative mapping of solutes in the rhizosphere of terrestrial plants.

토양의 2차원 시각화 및 래빌, 무기 식물 영양소 및 오염 물질의 정량화

We describe a method for two-dimensional (2D) visualization and quantification of the distribution of labile (i.e., reversibly adsorbed) inorganic ...

Monitoring Bacterial Colonization and Maintenance on Arabidopsis thaliana Roots in a Floating Hydroponic System

Bacteria form complex rhizosphere microbiomes shaped by interacting microbes, larger organisms, and the abiotic environment. Under laboratory conditions, rhizosphere colonization by plant growth-promoting bacteria (PGPB) can increase the health or the development of host plants relative to uncolonized plants. However, in field settings, bacterial treatments with PGPB often do not provide substantial benefits to crops. One explanation is that this may be due to loss of the PGPB during interactions with endogenous soil microbes over the lifespan of the plant. This possibility has been difficult to confirm, since most studies focus on the initial colonization rather than maintenance of PGPB within rhizosphere communities. It is hypothesized here that the assembly, coexistence, and maintenance of bacterial communities are shaped by deterministic features of the rhizosphere microenvironment, and that these interactions may impact PGPB survival in native settings. To study these behaviors, a hydroponic plant-growth assay is optimized using Arabidopsis thaliana to quantify and visualize the spatial distribution of bacteria during initial colonization of plant roots and after transfer to different growth environments. This system&#8217;s reproducibility and utility are then validated with the well-studied PGPB Pseudomonas simiae. To investigate how the presence of multiple bacterial species may affect colonization and maintenance dynamics on the plant root, a model community from three bacterial strains (an Arthrobacter, Curtobacterium, and Microbacterium species) originally isolated from the A. thaliana rhizosphere is constructed. It is shown that the presence of these diverse bacterial species can be measured using this hydroponic plant-maintanence assay, which provides an alternative to sequencing-based bacterial community studies. Future studies using this system may improve the understanding of bacterial behavior in multispecies plant microbiomes over time and in changing environmental conditions.

Monitoring Bacterial Colonization and Maintenance on Arabidopsis thaliana Roots in a Floating Hydroponic System

Here we describe a hydroponic plant growth assay to quantify species presence and visualize the spatial distribution of bacteria during initial colonization of plant roots and after their transfer into different growth environments.

부동 수경 시스템에서 애기장대 뿌리에 세균 식민지화 및 유지 보수 모니터링

Bacteria form complex rhizosphere microbiomes shaped by interacting microbes, larger organisms, and the abiotic environment. Under laboratory conditions, ...

면역학 및 감염병학

A Hydroponic Co-cultivation System for Simultaneous and Systematic Analysis of Plant/Microbe Molecular Interactions and Signaling

An experimental design mimicking natural plant-microbe interactions is very important to delineate the complex plant-microbe signaling processes. Arabidopsis thaliana-Agrobacterium tumefaciens provides an excellent model system to study bacterial pathogenesis and plant interactions. Previous studies of plant-Agrobacterium interactions have largely relied on plant cell suspension cultures, the artificial wounding of plants, or the artificial induction of microbial virulence factors or plant defenses by synthetic chemicals. However, these methods are distinct from the natural signaling in planta, where plants and microbes recognize and respond in spatial and temporal manners. This work presents a hydroponic cocultivation system where intact plants are supported by metal mesh screens and cocultivated with Agrobacterium. In this cocultivation system, no synthetic phytohormone or chemical that induces microbial virulence or plant defense is supplemented. The hydroponic cocultivation system closely resembles natural plant-microbe interactions and signaling homeostasis in planta. Plant roots can be separated from the medium containing Agrobacterium, and the signaling and responses of both the plant hosts and the interacting microbes can be investigated simultaneously and systematically. At any given timepoint/interval, plant tissues or bacteria can be harvested separately for various &#34;omics&#34; analyses, demonstrating the power and efficacy of this system. The hydroponic cocultivation system can be easily adapted to study: 1) the reciprocal signaling of diverse plant-microbe systems, 2) signaling between a plant host and multiple microbial species (i.e.&#160;microbial consortia or microbiomes), 3) how nutrients and chemicals are implicated in plant-microbe signaling, and 4) how microbes interact with plant hosts and contribute to plant tolerance to biotic or abiotic stresses.

The described hydroponic cocultivation system supports intact plants with metal mesh screens and cocultivates them with bacteria. Plant tissue, bacteria, and secreted molecules can then be separately harvested for downstream analyses, simultaneously allowing for the molecular responses of both plant hosts and interacting microbes or microbiomes to be investigated.

식물 / 미생물 분자 상호 작용 및 신호의 동시 및 체계적 분석을위한 수경 공동 공동 배양 시스템

An experimental design mimicking natural plant-microbe interactions is very important to delineate the complex plant-microbe signaling processes. ...

생물학

여러 식물 종의 삼출액 분석을 위한 Semihydroponic Glass Jar 시스템

A Versatile Glass Jar System for Semihydroponic Root Exudate Profiling

Root exudates shape the plant-soil interface, are involved in nutrient cycling&#160;and modulate interactions with soil organisms. Root exudates are dynamic and shaped by biological, environmental, and experimental conditions. Due to their wide diversity and low concentrations, accurate exudate profiles are challenging to determine, even more so in natural environments where other organisms are present, turning over plant-derived compounds and producing additional compounds themselves. The semihydroponic glass jar experimental system introduced here allows control over biological, environmental, and experimental factors. It allows the growth of various phylogenetically distinct plant species for up to several months with or without microbes, in a variety of different growth media. The glass-based design offers a low metabolite background for high sensitivity and low environmental impact as it can be reused. Exudates can be sampled nondestructively, and conditions can be altered over the course of an experiment if desired. The setup is compatible with mass spectrometry analytics and other downstream analytical procedures. In summary, we present a versatile growth system suited for sensitive root exudate analysis in a variety of conditions.

저자 스포트라이트: Exploring Plant-Microbe Interactions Through Root Exudates in a Novel Growth System(새로운 성장 시스템에서 뿌리 삼출물을 통한 식물-미생물 상호 작용 탐색) 

We present a protocol for a glass-based, semihydroponic experimental system supporting the growth of a variety of phylogenetically distinct plants with or without microbes. The system is compatible with different growth media and permits nondestructive root exudate sampling for downstream analysis.

Semihydroponic Root 삼출물 프로파일링을 위한 다용도 Glass Jar 시스템

Root exudates shape the plant-soil interface, are involved in nutrient cycling&#160;and modulate interactions with soil organisms. Root exudates are ...

수경법, • 다목적 시스템은 유해 요소에 영양소 가용성 및 노출에 영양 할당 및 플랜트 응답을 공부하기

요약

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이 비디오의 챕터

방사성 트레이서와 식물에 미네랄 영양 성분 및 독성 물질의 플럭스를 측정

폐수의 해조 교정을위한 광합성 원자로 시스템의 규모 비교

유연한 저비용 수경 시스템 살 균 조건에서 작은 분자에 식물 응답을 평가 하기 위한

루트 성장 및 지역화 된 양분에 응답을 시각화 하는 최적화 된 Rhizobox 프로토콜

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

토양의 2차원 시각화 및 래빌, 무기 식물 영양소 및 오염 물질의 정량화

부동 수경 시스템에서 애기장대 뿌리에 세균 식민지화 및 유지 보수 모니터링

식물 / 미생물 분자 상호 작용 및 신호의 동시 및 체계적 분석을위한 수경 공동 공동 배양 시스템

Semihydroponic Root 삼출물 프로파일링을 위한 다용도 Glass Jar 시스템

Semihydroponic Root 삼출물 프로파일링을 위한 다용도 Glass Jar 시스템