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. Fide Kreş <ol><li> Arabidopsis tohumu buhar fazlı sterilizasyon <ol><li> 1.5 ml santrifüj tüpleri içine tohumları (40-50 mg) dökün. (~ 50 ul uygun tohum hacmi için Bkz: Şekil 1). kalem ile her tüp (mürekkep sterilizasyon sırasında kaybolup olabilir) etiketleyin. Her etiketli tüp yerleştirin desikatörde 13 içine, açık kap. </li><li> Etkin bir davlumbaz desiccator yerleştirin ve desikatörde en vanasını kapatın. </li><li> Kısım daha sonra 100, 250 ml&#39;lik bir cam kaba ağartıcı mi (NaClO 6.15%) ve kurutma cihazı içine yerleştirin. </li><li> Çabuk Bir transfer pipeti kullanarak, ağartıcıya 12 M hidroklorik asit 3 ml ekleyin. Reaksiyon hızla ilerler kısa sürede desikatörde kapağını kapatın. Sterilizasyon 4 saat (mürekkepli bir tüp işaretleme ve mürekkep kaybolup klor gazının yeterli bir miktarı elde edildiği görselleştirmek için yardımcı görme) devam etmesine izin verir. DİKKAT: Klor gazı toksiktir; sapfonksiyonel bir davlumbaz ekstra güvenlik önlemleri ile kalıntıları. Yerel makamlara başvurun ya Çevre Sağlığı ve Güvenliği Bölümü web sayfasını ziyaret - davlumbaz kullanarak kimyasal güvenliği ve kılavuzlar için Missouri Üniversitesi (ESH-MU) 14: https://ehs.missouri.edu/chem/. </li><li> On beş dakika sterilizasyon (3.75 saat) tamamlanmadan önce, bir laminer akış kaputu açmak ve% 70 etanol kullanarak yüzeyi temizleyin. </li><li> Sterilizasyon 4 saat vanasını açtıktan sonra, kısaca, davlumbaz içinde desikatörde kapağını kaldırmak ağartıcı kaldırmak ve kurumsal prosedürlere göre ortadan kaldırın. Bu adım klor dumanı büyük bir bölümünü yayınlayacak. sterilizasyon haznesi Seal ve laminer akış kaputu getirmek. yaygın kapağı açın ve yaklaşık 40 dakika sterilize tohumları havalandırmak. Bu süreden sonra, hemen tohum kullanmak ya da kuru bir yerde saklayın. Not: tohumların Kerosinli sterilizasyon tavsiye ama diğer yöntemler suAlatorre-Cobos ve ark., 2&#39;de tarif edildiği gibi, etanol, çamaşır suyu ve su ile CH gibi alternatif yıkama eşit verimlidir. </li></ol></li><li> Tohumlar çimlenme için kültür ortamı Not: Bu adımda, hazırlanan kültür ortamı ¼ vitaminler 15 Murashige ve Skoog (MS) &#39;dir. <ol><li> 450 ml deiyonize edilmiş su (DI su), 0.55 g, MS ortamı artı vitaminler, 0.3 g MES (4-morpholineethanesulfonic asit hidrat) ve 1 L&#39;lik bir cam kabın içine, bir manyetik karıştırma çubuğu ile ekleyin. </li><li> Çözündürün ve NaOH kullanılarak 5.7 pH ayarlamak ve daha sonra, 3.5 gr phytoagar ekleyin. 5 dakika daha çözüm karıştırmaya devam edin. </li><li> dereceli silindir içine bütün çözüm dökün ve 500 ml DI su kadar ekleyin. 1 L&#39;lik bir otoklav tüpüyle, içindeki manyetik bir karıştırma çubuğuna sahip olan bu 500 ml solüsyon otoklava. </li><li> Çözelti otoklav sonra, şişe, manyetik bir karıştırıcı kullanılarak 7-10 dakika boyunca çözelti karıştırıldı. </li><li> Medya soğuduktan sonra50-60 ° C, steril koşullar altında plakalara ortamı dökün ve katılaşmaya sağlar. Plakalar soğuk odada daha sonra kullanılmak üzere saklanabilir. </li></ol></li><li> tohum kaplama <ol><li> kullanımı ve% 70 etanol ile yüzeyi temizlemek için önce laminer akış kaputu 15 dakika açın. aşağıdaki öğeler gereklidir: steril tohumlar, filtre kağıdı, kürdan, mikrogözenek bant ve ¼ MS plakaları. </li><li> steril filtre kağıdı üzerinde, steril tohum yerleştirin. (Steril su ile veya ¼ MS ortamı alay) tarafından steril kürdan hafif ıslak bir ucu. filtre kağıdı tohum almak ve sonra medya yüzeyine onları koymak için bu nemli ucunu kullanın. </li><li> Cm2 başına yaklaşık 1 tohum (Şekil 2) bir yoğunlukta plaka boyunca tohumlarını yaymak. Sonra plaka gövdesine bağlı plaka kapağı tutmak için mikro-gözenekli bandı kullanın. Bandın Bu tip hava ve insid mikroklima arasındaki gaz alışverişini izin verirken kirlenmesini önlemeye yardımcı olurplaka e. </li><li> Çimlenme önce soğuk oda plakaları iki gün tutarak tabakalandırmak tohumlar ışıktan kaplı. </li><li> Tabakalaşma sonra bir büyütme odası içinde ya da uygun büyüme koşullarında (23 ° C Arabidopsis için, 16 saat ışık / 8 saat karanlık ve% 60 nispi nem) ile bir yerde tohum yerleştirin. Fideler 10-12 gün çimlenme sonrası hydroponics için hazır olacaktır. Not: çimlenme sırasında levhanın kapağı altında önemli ölçüde yoğuşma olabilir, boğulma önlemek için fazla su, bir laminar akış başlığı içinde steril koşullar altında atılmalıdır. </li></ol></li></ol> 2. Topraksız Kurulum ve Nakli Süreci <ol><li> hidroponik çözüm Not: Girişte belirtildiği gibi, bitkiler özel beslenme gereksinimleri olabilir Arabidopsis başarıyla Tablo 1&#39;de 16&#39;da gösterilen besin solüsyonu ile yetiştirilen olmuştur tedarikçiler bağlı..Burada yer alan tuzlar su içeriği (hidrate) ve sürece molarite sabit tutulduğu besleyici çözelti özelliklerini etkilemez Bu alternatifleri olabilir. <ol><li> Farklı şişe (Tablo 1) ve steril bir şişe içinde, Fe-EDTA dışında tüm mikro her makro besinin stok çözelti hazırlayın (0.22 um membranlar kullanılarak süzme ile sterilize). karıştırma solüsyonu her zaman son Fe-EDTA ekleyin. 4 ° C&#39;de bir deney, ancak otoklav ve mağaza önceden 10x besleyici çözelti hazırlayın. Kullanın veya besin solüsyonu oda sıcaklığına ulaştığında sadece besin değiştirin. </li></ol></li><li> Fide <ol><li> Bitki tutucu ve hidroponik kapları hazırlayın <ol><li> Bir jilet kullanarak uzunluğu boyunca çalışan, köpük bir kesi yapmak (bakınız Şekil 3). bitki başına bir fiş hazırlayın. </li><li> DI suya batırılmış Sıvı otoklav köpük tüp fişleri. &lt;/ Li&gt; <li> Köpük kurullarının genişliği ve uzunluğu 0.5-1.0 cm kabın büyüklüğüne göre daha az olduğundan emin olun, daha küçük panoları içine köpük paneli Kes (Şekil 4). </li><li> Köpük gemide delik oluşturmak için bir mantar delici kullanın. Bitkilerin yoğunluğu eşit ideal 1 bitki 10 cm 2 başına dağıtılmalıdır. Bu yoğunluk düzgünce birbirinden ayrılmış bitkilerin tutacak; yüksek yoğunlukların ancak mümkündür ve deneylerin başarıya engel olmaz. Deliklerin boyutu fişler boyutunu aynı olduğundan emin olun (bakınız Şekil 4). </li><li> besin çözeltisi ile kaplar doldurun. çözümün derinliği kök gelişimi (en az 5 cm) için yeterli olduğundan emin olun. Sonra dikkatlice çözümün yüzeyine köpük panoları yerleştirin. </li><li> Çözelti içine oksijen sağlamak için hava pompası sistemi kurmak (Şekil 5). Not: besin çözeltisi sam ile hidroponik kap doldurune gün fidan nakledilen ediliyor. ışıktan kabın tarafını kaplayan yosun büyümesini önlemek için yardımcı olacaktır. </li></ol></li><li> Hidroponik sisteme plakalardan Fide transferi <ol><li> nazikçe levha dışında her fide çekin ve köpük tüp fişinin kesi boyunca kök bırakmaya küçük cımbız kullanın. Dikkatlice sonra tekrar hidroponik kaba kurulu koyun köpük tahta içine fide tutma köpük tüpü takın. Uygun manipülasyon için bakınız Şekil 6. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Hidroponik Deneyler <ol><li> Besin çözüm değiştirme ve manipülasyon <ol><li> Besin çözüm değiştirme <ol><li> Adım 2.1 &#39;de açıklandığı gibi besin çözeltisi değiştirmek için, taze hidroponik solüsyon hazırlanır. Topraksız kaptan bitkiler içeren köpük kartını çıkarın ve dolu bir geçici kaba koyunsu veya hidroponik çözüm. </li><li> Eski çözüm atın kısa DI su ile üç kez kap yıkayın. Bu kabın içine taze hazırlanmış hidroponik çözüm ekleyin ve yavaşça hidroponik kabın içine bitkiler ile köpük tahta yerleştirin. Haftada iki kez hidroponik çözüm değiştirin. </li></ol></li><li> Hidroponik çözümün besin kompozisyonunu değiştirerek <ol><li> Ilgilenilen bir elemanın nihai konsantrasyon değiştirmek için, Tablo 1 &#39;de gösterilen hidroponik çözeltisinin bileşimi ayarlayın. Örneğin, demir (Fe) noksanlığına neden Fe-EDTA konsantrasyonu azaltmak için hidroponik çözüm değiştirmek için. Karşılaştırma için herhangi bir değişiklik olmadan hidroponik tam (ya da dolu) çözeltisi üzerine yetiştirilen kontrol bitkileri, bir dizi içerir. </li><li> toksik element ile besin çözeltisi işlemek için, öncelikle tercihen 1,000x konsantre istenen toksik element bağımsız bir stok çözeltisi hazırlamak. Kullanınpipet 1,000x konsantre stok kullanılarak istenen nihai konsantrasyonda toksik element ile hidroponik çözüm başak. </li><li> Örneğin, sırayla 0.5 M CDCh 2 stok hazırlamak kadmiyum 20 uM ihtiva hidrofonik çözelti 3 L yapmak ve 3 L hidrofonik çözelti içine 0.5 M CDCh 2 stokunun 120 ul ekle. Karşılaştırma için CDC 2 olmadan hydroponics yetişen bitkilerin kontrol seti bulunmaktadır. DİKKAT: Bu tür kadmiyum, arsenik ve kurşun gibi zehirli elementler insan sağlığı ve çevre için çok tehlikelidir. 14 yerel yetkililere başvurun veya (https://ehs.missouri.edu/train/chemical.html) EHS-MU web sayfasını ziyaret edin deneyler öncesinde çevre ve sağlık güvenliği kurallarına için. </li></ol></li></ol></li><li> Bir sonraki deneyler için Enstrüman sterilizasyon <ol><li> Gibi neredeyse tüm malzeme olabilir kurmak hidroponik hazırlamak için kullanılanyeniden, sulandırılmış çamaşır suyu ile farklı bölümlerini (NaClO% 0,6) temizleyin. </li><li> çamaşır suyu ile durulandıktan sonra, Dİ su ile iyice tüm malzemeleri yıkayın. ileride kullanmak üzere kuru bir yerde kapları, köpük panoları ve akvaryum kabarcık taşları tutun. Köpük fişleri kök sökmek ve otoklava sonra yeniden kullanım için hazır. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>McDowell, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elemental+Concentrations+in+the+Seed+of+Mutants+and+Natural+Variants+of+Arabidopsis+thaliana+Grown+under+Varying+Soil+Conditions.">Elemental Concentrations in the Seed of Mutants and Natural Variants of Arabidopsis thaliana Grown under Varying Soil Conditions.</a> PLoS ONE. 8, 1-11 (2013).</li><li>Alatorre-Cobos, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved,+low-cost,+hydroponic+system+for+growing+Arabidopsis+and+other+plant+species+under+aseptic+conditions.">An improved, low-cost, hydroponic system for growing Arabidopsis and other plant species under aseptic conditions.</a> BMC Plant Biol. 14, 69-69 (2014).</li><li>Berezin, I., Elazar, M., Gaash, R., Avramov-Mor, M., Shaul, O., Asao, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Use+of+Hydroponic+Growth+Systems+to+Study+the+Root+and+Shoot+Ionome+of+Arabidopsis+thaliana.">The Use of Hydroponic Growth Systems to Study the Root and Shoot Ionome of Arabidopsis thaliana.</a> Hydroponics - A Standard Methodology for Plant Biological Researches. , (2012).</li><li>Conn, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protocol:+optimising+hydroponic+growth+systems+for+nutritional+and+physiological+analysis+of+Arabidopsis+thaliana+and+other+plants.">Protocol: optimising hydroponic growth systems for nutritional and physiological analysis of Arabidopsis thaliana and other plants.</a> Plant Methods. 9, 4-4 (2013).</li><li>Kopittke, P. M., Blamey, F. P. C., Asher, C. J., Menzies, N. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trace+metal+phytotoxicity+in+solution+culture:+a+review.">Trace metal phytotoxicity in solution culture: a review.</a> J. Exp. Bot. 61, 945-954 (2009).</li><li>Gent, M. P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition+of+hydroponic+lettuce:+effect+of+time+of+day,+plant+size,+and+season.">Composition of hydroponic lettuce: effect of time of day, plant size, and season.</a> J. Sci. Food Agric. 92, 542-550 (2012).</li><li>Gibbs, J., Turner, D. W., Armstrong, W., Darwent, M. J., Greenway, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+to+oxygen+deficiency+in+primary+maize+roots.+I.+Development+of+oxygen+deficiency+in+the+stele+reduces+radial+solute+transport+to+the+xylem.">Response to oxygen deficiency in primary maize roots. I. Development of oxygen deficiency in the stele reduces radial solute transport to the xylem.</a> Funct. Plant Biol. 25, 745-758 (1998).</li><li>Zobel, R. W., Del Tredici, P., Torrey, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+Growing+Plants+Aeroponically.">Method for Growing Plants Aeroponically.</a> Plant Physiol. 57, 344-346 (1976).</li><li>Chang, D. C., Park, C. S., Kim, S. Y., Lee, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+Tuberization+of+Hydroponically+Grown+Potatoes.">Growth and Tuberization of Hydroponically Grown Potatoes.</a> Potato Research. 55, 69-81 (2012).</li><li>Resh, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Hydroponic Food Production : A Definitive Guidebook for the Advanced Home Gardener and the Commercial Hydroponic Grower, Seventh Edition. , 199-292 (2012).</li><li>Sharma, H. K., Chawan, D. D., Daiya, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+different+soil+types+on+plant+growth,+leaf+pigments+and+sennoside+content+in+Cassia+species.">Effect of different soil types on plant growth, leaf pigments and sennoside content in Cassia species.</a> Pharmaceutisch weekblad. 2, 65-67 (1980).</li><li>Strojny, Z., Nowak, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+different+growing+media+on+the+growth+of+some+bedding+plants.">Effect of different growing media on the growth of some bedding plants.</a> Acta horticulturae. 19, 157-162 (2004).</li><li>Bent, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+thaliana+floral+dip+transformation+method.">Arabidopsis thaliana floral dip transformation method.</a> Methods Mol Biol. 2, 87-103 (2006).</li><li>. Chemical Safety Environmental Health and Safety - University of Missouri Available from: <a target="_blank" href="https://ehs.missouri.edu/">https://ehs.missouri.edu/</a> (2013)</li><li>Murashige, T., Skoog, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Revised+Medium+for+Rapid+Growth+and+Bio+Assays+with+Tobacco+Tissue+Cultures.">A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assays with Tobacco Tissue Cultures.</a> Physiol. Plant. 15, 473-497 (1962).</li><li>Lee, D. A., Chen, A., Schroeder, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ars1,+an+Arabidopsis+mutant+exhibiting+increased+tolerance+to+arsenate+and+increased+phosphate+uptake.">ars1, an Arabidopsis mutant exhibiting increased tolerance to arsenate and increased phosphate uptake.</a> Plant J. 35, 637-646 (2003).</li><li>Pii, Y., Cesco, S., Mimmo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shoot+ionome+to+predict+the+synergism+and+antagonism+between+nutrients+as+affected+by+substrate+and+physiological+status.">Shoot ionome to predict the synergism and antagonism between nutrients as affected by substrate and physiological status.</a> Plant Physiol. Biochem. 94, 48-56 (2015).</li><li>Baxter, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionomics:+studying+the+social+network+of+mineral+nutrients.">Ionomics: studying the social network of mineral nutrients.</a> Curr. Opin. Plant Biol. 12, 381-386 (2009).</li><li>Baxter, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionomics:+The+functional+genomics+of+elements.">Ionomics: The functional genomics of elements.</a> Brief Funct Genomics. 9, 149-156 (2010).</li><li>Salt, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Update+on+plant+ionomics.">Update on plant ionomics.</a> Plant Physiol. 136, 2451-2456 (2004).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Topraksız için kullanılan fidan sağlık bir hidroponik deney başarısına katkıda bulunan başlıca faktörlerden biridir. aletleri, tohum ve kültür ortamı sterilizasyon da kontaminasyon riskini azaltmada önemli bir rol oynamaktadır ve bu hidroponik sisteme nakledilen önce bitkiler için iyi bir başlangıç ​​sağlar. İyi bir deneysel kurmak için bu tür kontrollü koşullar (ışık yoğunluğu ve sıcaklık) bir otoklav, davlumbaz, soğuk oda (4 ° C), ve büyüme alanı olarak tesisleri ile bir çalışma ortamı gereklidir. besin çözeltisi tazelik de bitki sağlığını belirler ve buna bir hidroponik deney başarısını belirler. Su, doğrudan ışık altında daha hızlı buharlaşır bu yana, tuzların konsantrasyonu toplam çözüm hacminin azalmasına bağlı olarak değişecektir; bu nedenle haftada en az iki kez hidroponik çözüm değiştirmek için en iyisidir. Ancak, büyük, derin kaplarda isesüresi kısa olan deneyler için besin çözeltisi yerine gerekli olmayabilir kullanıldığı bir hava pompası sistemi ile donatılmıştır. Arabidopsis durumda, daha büyük bir bitki karşılamak için Magenta kaplarında (77 mm genişliğinde x 77 mm uzunluk x 97 mm yükseklik) ancak diğer daha büyük kaplar da kullanılabilir kullanılan unutmayın. Bitki besin ilgilenen araştırmacılar için, hidroponik deneyler farklı besin durumu 17 bitki fenotipleri ve yanıtları test etmek için benzersiz bir ortam sağlamaktadır. ilgi elemanlarının konsantrasyonlarını manipüle ederek, araştırmacılar yeterlilik, eksiklik veya gerekli ve elzem olmayan besinlerin toksik konsantrasyonlarda etkilerini test etmek için farklı denemeler kurabilirsiniz. toprak tabanlı sisteme göre, hidroponik sistem toprak kaynaklı hastalıklar daha az risk ile bitkiler için daha homojen besin ortamı sağlar. Buna ek olarak, kök ve filiz dokularda toplandı ve kolaylıkla ayrılabilirBelirli bitki dokularında daha fazla analizler için. temsili bölümde, basit bir hidroponik sistem Bitki beslemede daha detaylı çalışmalar için kullanıldığı iki örnek tanıttı. İlk örnekte, bir çinko konsantrasyonu gradyanı üzerinde büyüyen bitkiler tarafından, bu hidroponik sistem kullanılarak besin kompozisyonu elde edilebilir kontrol seviyesini göstermek için başardık. Ekstra Zn bodur edildi eklendi olmadan bitkiler 7 uM Zn ile yetiştirilen bitkiler ile karşılaştırıldığında büyüdü ise 7 uM Zn ile yetiştirilen bitkiler, 50 uM Zn yetiştirilen bitkilere göre çok daha güçlü bir şekilde büyüdü. Bu durum, bitkiler yeterli koşullar altında büyümeye bırakılmıştır zaman uzunluğuna bir parçası olduğu; medyadan Zn önceki çıkarılması güçlü çinko eksikliği belirtileri ikna etmek olasıdır. Aynı ilkesini uygulayarak, biz bitki büyümesini bozduğu bilinmektedir gerekli olmayan metal, kadmiyum, kullanarak toksisite neden başardık. SaniyedeÖrnek, 72 saat boyunca 20 uM Cd ile muamele Col-0 kökleri ve sürgünlerin element bileşimi ICP-OES ile belirlenmiştir. Biz kökleri ve sürgünler arasında algılanan tüm metallerde farklılıklar bulundu. çinko ve demir köklerinde daha bol bulunan ise makro elemanları, kökler göre sürgünler daha yüksek konsantrasyonlarda bulundu. Kadmiyum sürgünler oranla kökleri daha konsantre olma, demir ve çinko benzer bir seyir izledi. Bu veriler yaprakları ve kökleri bitkinin ionome durumu hakkında farklı bilgi vermek ve bu nedenle her iki dokular bütün bitki düzeyinde mineral beslenme ve kompozisyon anlamak için ayrı ayrı analiz edilmesi gerekir fikrini güçlendirmektedir. Böyle Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi (AAS) ya da İndaktif Plazma Kütle Spektrometresi (ICP-MS) olarak ICP-OES birkaç spektroskopik yöntemler yanısıra bitkinin element bileşimi (ionome) 18-20 dokular ölçmek için kullanılabilir. Bir hydroponi içindec deney, belirtileri ve farklı besin koşullara yanıt bitkilerin fenotipleri daha içine uzatılabilir ne olabilir başlangıcı gibi gen ifadesinin (transkriptomiks) ve protein bolluğu (proteomik) olarak analiz özenli temsil etmektedir. Bu -omic teknikler dokuya özel bir şekilde işlemleri dikkate alınarak bitki metabolizmasının entegre anahtarlarıdır.

Bitkiler güneş 1 yakalanan enerji kullanarak inorganik iyonları, su ve CO 2 gerekli tüm metabolitleri sentezleyebilirler birkaç organizmalar arasında yer almaktadır. Hidroponik veya katı ortam olmayan bir sıvı çözelti içinde, anorganik bir şekilde, tüm besin sağlayarak bu gerçeğinden yararlanır büyüyen bitkilerin bir yöntemdir. Hidroponik sistemler yoğun beslenme ve aynı zamanda bazı Arabidopsis&#39;te elemanları ve diğer bitki türlerinin 2-5&#39;in toksisite keşfetmek için bilim adamları tarafından kullanılmaktadır. Örneğin, Berezin vd. 3, Conn ve diğ. 4, ve Alatorre-Cobos ve ark., 2 maden analizi 2-4 için yeterli bitki biyokütle oluşturmak için, domates ve tütün dahil hidroponik sistemleri ve çeşitli bitki türlerini kullanılır. Hidroponik endüstriyel uygulamaları aynı zamanda, domates ve marul 6 ​​gibi ekinler için geliştirilmiştir. Burada, biz oaraştırma, mevcut yöntemler olası değişimlerin bağlamında hidroponik kullanımını utline ve nihayet bitki mineral beslenme eğitimi ile ilgilenen araştırma laboratuarları için kolayca ölçeklenebilir ve yararlı olabilir bir sistem sunuyoruz. Hidroponik sistemler kök dokusunun kolay ayrılması ve besin durumu hassas kontrolü için izin Topraksız toprak bazlı sistemlere göre pek çok avantaj sunar. topraktan çıkarılır aktardığınızda, kök dokusu genellikle mekanik olarak doku veya hasar kaybına neden makaslanmış. Bu tür yan kökler ve kök tüyleri gibi ince kök yapıları için özellikle doğrudur. inert partiküler medyayı kullanmak yok Hidrofonik sistemler kök daha az invazif bir ayrılık izin ve dokuları ateş. Toprak sistemlerinde, besinlerin toprak matrisi boyunca besin biyoyararlanım değişiklikleri toprağın içinde mikro-ortamlar oluşturarak toprak parçacıklarının bağlamak. bu heterogeneity besin veya diğer moleküllerin dış konsantrasyonuna bağlı bir hassas kontrol gerektiren deneylerde ekstra bir karmaşıklık düzeyi ekleyebilirsiniz. Bunun aksine, hidroponik çözeltisi homojendir ve kolay bir deney süresince ikame edilmiş olabilir. Hidroponik sistemlerin varyantları Tüm hidroponik kültürlerin bitki temel unsurları sunmak için bir besin solüsyonu güveniyor. besin ek olarak, kökler, aynı zamanda bir oksijen sürekli bir kaynağı gerekir. Kökleri oksijensiz hale geldiğinde onlar bitki gövdesinin 7 geri kalanına ve taşıma metabolitleri almak mümkün değildir. Ya da kökleri tamamen maruz izin vererek oksijen sunumunu her zaman kökleri daldırarak tarafından değil, hava (klasik hidroponik) ile çözüm doyurarak: Hidrofonik sistemleri, köklerine oksijen ve diğer besin teslim şekline göre sınıflandırılabilir hava (aeroponi) 8. Topraksız olarak,besleyici çözelti kullanımı öncesinde, hava ile doyurulmuş ve sık sık değiştirilir veya havasının bitki 9 ömrü boyunca çözelti içinde temin edilebilir olabilir. Alternatif olarak, bitkiler, aynı zamanda atıl ortam (örneğin, kaya yünü, vermikulit, ya da kil topaklar) üzerinde büyümüş ve besleyici çözelti 10 alt-tabakanın daldırılması periyodik ortam aracılığıyla çözelti damlatma veya döngülerinin kuru ıslak tabi tutulabilir. aeroponi içinde, kökler kuruma önlemek için, besleyici çözelti püskürtülür. Hidroponik sistemlerin dezavantajları Topraksız kültürler toprak tabanlı sistemlere göre net avantajlar sunuyoruz rağmen, veriler yorumlanırken kabul edilmesi gereken bazı hususlar vardır. Örneğin, hidroponik sistemler olmayan fizyolojik olarak görülebilir koşullara bitkiler maruz kalmaktadır. Bu nedenle, fenotipleri veya bitki yanıtları büyüklük whe değişebilir hidroponik sistemler kullanılarak tespitn bitkiler alternatif sistemlerin (örneğin, toprak veya agar-tabanlı medya) yetiştirilmektedir. Bu düşünceler hidroponik sistemler için benzersiz değildir; Bitkiler toprak 11,12 farklı yetiştirilen halinde ayırıcı tepkileri de gözlenebilir. Aşağıdaki protokol laboratuvarda bir hidroponik sistem kurmak için nasıl adım adım yönergeler sağlar. Bu protokol Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) için optimize edilmiştir; Bununla birlikte, benzer ya da aynı adımları diğer türlerin büyümesini kullanılabilecek bazı durumlarda.

<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

Hidroponik sistemleri, bitki biyoloji araştırmaları için standart yöntemlerden biri olarak kullanılmıştır ve marul ve domates gibi çeşitli bitkileri, ticari üretiminde kullanılır. Bitki araştırma topluluğu içinde, çok sayıda hidroponik sistemler biyotik ve abiyotik streslere bitki yanıtları incelemek için dizayn edilmiştir. Burada kolayca bitki mineral beslenme ile ilgili çalışmalarına devam ilgilenen laboratuvarlarda uygulanabilecek bir hidroponik protokol mevcut. Bu protokol, ayrıntılı bir şekilde ayarlamak hidroponik sistemi ve başarılı deneyler için bitki malzemesinin hazırlanmasını tarif etmektedir. Bu protokol açıklanan malzemelerin çoğu hidroponik deneyler için kurmak daha az pahalı ve kullanışlı hale bilimsel tedarik şirketleri dışında bulunabilir. Besleyici madde ortamı zaman bozulmadan ro de kontrol edilmesi gerekir ve burada bir hidrofonik büyüme sisteminin kullanılması durumlarında en avantajlıots downstream uygulamalar için hasat edilmesi gerekir. Ayrıca asal besin özleri ve toksik olmayan unsurların her iki bitki yanıt indükleme değiştirilebilir kadar besin konsantrasyonu göstermektedir.

Bu bölümde, burada açıklanan hidroponik sistemi kullanılarak deneyler iki tip sonuçları sunulmaktadır. İlk deneyde, besleyici çözelti çinko farklı konsantrasyonları elde etmek için değiştirildi. Biz de zehirli eleman kadmiyum öldürücü olmayan konsantrasyonlarda (Şekil 7) ekleyerek besin çözeltisi güncellenmiştir. İkinci deneyde, tümevarımsal kökleri ve hidroponik solüsyon içeren kadmiyum (Şekil 8) yetiştirilen bitkilerin yaprakları element bileşimini ölçmek için plazma optik emisyon spektrometresi (ICP-OES) 1 birleştiğinde kullandık. Bu deney, ayrı ayrı kökleri ve yaprakları elde avantajlarını göstermektedir. Deney 1 Arabidopsis fideleri (Col-0) pr açıklanan topraksız sistemde yetiştirilmiştirotocol 1 ve 2 bitkiler farklı çinko konsantrasyonları (Şekil 7A-B) veya kadmiyum bir öldürücü olmayan konsantrasyonda (Şekil 7C) ile muamele edilmeden önce 3 haftalık bir toplam büyümeye bırakılmıştır adımları tekrarlayın. Ekstra çinko olmadan bitkiler de 7 uM Zn 2+ ile yetiştirilen bitkiler ile karşılaştırıldığında büyüme gecikmeli göstermek ekledi iken Altı gün tedavi sonrası, yüksek çinko konsantrasyonlarının (&gt; 42 uM) yetiştirilen bitkiler, toksisite Zn nedeniyle büyüme gecikmeli gösterdi. Şekil 7 de gösterir kadmiyum (Şekil 7C) maruz kalan bitkilerin tipik sürgün büyüme hızındaki düşüşün, kök büyümesi ve klorotik yaprak belirtileri. Deney 2 İki hafta sonra, adım 1 ve 2 de tarif edildiği gibi Col-0 bitki yetiştirildi, modifiye edilmemiş (dolu) solüsyonu 20 uM CD içeren hidrofonik çözelti 80 ml ile değiştirildi. 72 saat sonras, kök dokuları Tris, 20 mM (pH 8.0) ve 5 mM EDTA, 80 ml içeren yeni bir kaba bitkiler ile bütün köpük tahta aktarılarak yıkanmıştır. Bu çözelti, kök yüzeyine bağlanmış ağır metalleri kaldırır. Bitkiler 5 dakika için bir döner sallayıcı üzerinde EDTA içeren çözelti içinde kuluçkalanmıştır. EDTA çözeltisi daha sonra Dİ su 80 ml ile ikame edilmiş ve bitkiler, 5 dakika daha döner çalkalayıcıda inkübe edildi. DI suyla Bu durulama işlemi iki kez tekrar edilmiştir. DI su ile bitkiler durulandıktan sonra, yaprak ve kök dokuları, bağımsız olarak toplandı ve ICP-OES 1 işlendi. 8 yaprak elementel kompozisyon, kökleri, farklı olduğunu göstermektedir burada yaprak dokusundaki makro-besleyiciler (Ca, K, Mg) köklerine oranla daha yüksek bir konsantrasyonda mevcut bulunmaktadır. Diğer yandan, Zn ve Fe gibi mikrobesinler tercihli köklerde biriktirilir. esas olmayan eleman kadmiyum konsantrasyonu yüksek olduğu bulunmuştur<html> Köklerde Gher sürgünler ile karşılaştırıldığında. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54317/54317fig1.jpg" /> Arabidopsis tohumu Şekil 1. Buhar fazlı sterilizasyon. 1.5 ml santrifüj tüplerine göre Arabidopsis tohum (A) miktarı. (B) sterilizasyon için hazır tüp raf tutucu açık kapakları tohum, bir mürekkep işaretli kapakta yer almaktadır ile bir tüp içeren tüpler. (C) Sterilizasyon bir kurutucu, kapağın içinde kurmak ve vana kapalı. (D) öncesi ve sterilizasyon sonrasında mürekkep işareti güçlü rengi ile tohum sterilizasyon sürecine dahil bir tüpün kapağı üzerinde mürekkep işareti. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> dosyaları / ftp_upload / 54317 / 54317fig2.jpg &quot;/&gt; Şekil 2. Tohum kaplama adımı. (A) Tohumlar kaplama önce sterilize kağıt üzerine yerleştirilir. Steril bir kürdan bu aşama için gereklidir. (B) Hafif ve orta plaka tarafında medya veya su ile kürdan sonuna ıslatın. (C) Tohumlar, MS plakaları ¼ taşınır. (D) tohum ideal yoğunluğudur ≈1 tohum / cm2. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54317/54317fig3.jpg" /> Şekil besin çözeltisi fidan tutmak için kullanılan 3. Köpük fişi. Köpük tüpü fişinin yarısında bir kesi suda bitki yetiştirme plakalardan nakli sırasında fide tutma yardımcı olur.<a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54317/54317fig4.jpg" /> Şekil 4. Köpük tahta hazırlanması. (A) büyük miktarlarda köpük panoların hazırlanması önce konteyner boyutu ile şablon köpük kurulu boyutunu kontrol edin. Köpük kurulu merkezinde yapılan iki küçük delikler o tutun ve cımbız kullanarak köpük ele almak daha kolay olduğundan emin olun. (B- C) mantar delici köpük gemide delik oluşturmak için kullanılır. (D) köpük gemide oluşturulan köpük tüp fişi ve delikler arasındaki uygun bir uyum kontrol edin. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> . Üst görünümü (A) ve yan görünüm (B) hidroponik deney için Şekil 5. Hava pompası ayar numaraları gösterir: 1 - pompa besleyen hava; 2 - hava akışını kontrol etmek için bir supap sistemi hava pompası bağlayarak, plastik boru; 3 - valf sistemi; 4 ve 5 - havalandırma için kabarcık taşlarla valf sistemi bağlayan plastik boru; 6 ve 7 -. (Balık tankları için satılır) kabarcık taşları <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig5large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/54317/54317fig6.jpg" /> Şekil 6. hidroponik sistem fidelerin aktarılması. (A) orta kalınlıkta levha dışında bir fide almak için cımbız kullanın. (B) fide roo yerleştirinKöpük tüpü fişindeki kesi boyunca t. (C) köpük tahta içine köpük tüp fişini takın. Hazır fide ile (D) tamamlanmış bir köpük tahta ayarı besin çözeltisi üzerine yerleştirilmek için. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/54317/54317fig7.jpg" /> Şekil 7. besleyici çözeltiler eksikliği ya da elemanların toksik etkilerini test etmek için değiştirilebilir 4 haftalık hidroponik Muameleden 6 gün sonra Arabidopsis yetiştirilir. (AB) bitkileri ile yetiştirilen 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, ve Zn 50 uM. ile yetiştirilen bitkiler ile karşılaştırıldığında yüksek Zn (&gt; 42 uM) göstermek gecikmeli büyüme (toksisite) Zn olmadan bitkiler de gecikmeli göstermek ekledi ise büyüme (besin eksikliği) yetiştirilen bitkiler<html> 7 uM Zn 2+. (C) Bitkiler (resim CD maruz 6 gün sonra alınmıştır) besleyici çözelti yokluğunda (sol) veya 20 uM Cd varlığında büyütülür. Kadmiyum poz klorozu neden olur ve büyümeyi azaltır. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54317/54317fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/54317/54317fig8.jpg" /> Bitkilerden elde edilen kökler ve sürgünlerin Şekil 8. Element bileşim olup hidroponokal biçimde büyütülmüştür. Gerekli mineralleri çinko ve demir kökleri daha konsantre ise saplar, kökler göre daha fazla makro besinleri (Ca, K, Mg) ihtiva etmektedir. Benzer olmayan temel unsur kadmiyum tercihen kökleri birikir. Hata çubukları,% 95&#39;lik güven aralıklarını (n = 14, sürgünler ve n = 9, kökler) temsil eder._upload / 54317 / 54317fig8large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <table><tbody><tr><td> Besin türü </td><td> Tuz / Reaktif </td><td> Topraksız çözelti içinde konsantre </td><td> birim </td></tr><tr><td> makrobesin </td><td> 3 KNO </td><td> 1.250 </td><td> mM </td></tr><tr><td> makrobesin </td><td> KH 2 PO 4 </td><td> 0.625 </td><td> mM </td></tr><tr><td> makrobesin </td><td> MgSO 4 </td><td> 0.500 </td><td> mM </td></tr><tr><td> makrobesin </td><td> Ca (NO 3) 2 </td><td> 0.500 </td><td> mM </td></tr><tr><td> Mikronutrient </td><td> H 3 BO 3 </td><td> 17.500 </td><td> iM </td></tr><tr><td> Mikronutrient </td><td> MnCl2 </td><td> 5.500 </td><td> iM </td></tr&gt; <tr><td> Mikronutrient </td><td> ZnSO 4 </td><td> 0.500 </td><td> iM </td></tr><tr><td> Mikronutrient </td><td> Na 2 MoO 4 </td><td> 0.062 </td><td> iM </td></tr><tr><td> Mikronutrient </td><td> NaCl2 </td><td> 2.500 </td><td> iM </td></tr><tr><td> Mikronutrient </td><td> CoCl2 </td><td> 0.004 </td><td> iM </td></tr><tr><td> Mikronutrient </td><td> FeEDTA </td><td> 12.500 </td><td> iM </td></tr></tbody></table> Topraksız çözeltide besinlerin Tablo 1. Etkili konsantrasyonu.

Watch this Scientific Journal Video about Hydroponics: A Versatile System to Study Nutrient Allocation and Plant Responses to Nutrient Availability and Exposure to Toxic Elements at JoVE.com

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.

Topraksız: A yönlü Sistemi Toksik Elements Besin Uygunluk ve Pozlama Besin Tahsis ve Bitki Cevapları Eğitim için

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 Görüntüleme.  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.

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

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of the visual system provide more empirical evidence for functional applications. Investigation into the sensory system provides information about the sensory capacity, learning and memory ability, and establishes known baseline behaviour in which to gauge deviations (Burghardt, 1977). However, unlike mammalian or avian systems, testing for learning and memory in a reptile species is difficult. Furthermore, using an operant paradigm as a psychophysical measure of sensory ability is likewise as difficult. Historically, reptilian species have responded poorly to conditioning trials because of issues related to motivation, physiology, metabolism, and basic biological characteristics. Here, I demonstrate an operant paradigm used a novel model lizard species, the Jacky dragon (Amphibolurus muricatus) and describe how to test peripheral sensitivity to salient speed and motion characteristics. This method uses an innovative approach to assessing learning and sensory capacity in lizards. I employ the use of random-dot kinematograms (RDKs) to measure sensitivity to speed, and manipulate the level of signal strength by changing the proportion of dots moving in a coherent direction. RDKs do not represent a biologically meaningful stimulus, engages the visual system, and is a classic psychophysical tool used to measure sensitivity in humans and other animals. Here, RDKs are displayed to lizards using three video playback systems. Lizards are to select the direction (left or right) in which they perceive dots to be moving. Selection of the appropriate direction is reinforced by biologically important prey stimuli, simulated by computer-animated invertebrates.

Testing visual sensitivity in lizards using an operant conditioning paradigm that employs video playback of random-dot kinematograms and computer-generated invertebrates.

Kertenkeleler Hareket Hız ve Yön Visual Hassasiyet Test

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Biyoloji

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.

Radyoaktif izleyiciler ile Bitkilerde Mineral Besin ve Toksikantların Değişimler Ölçme

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

Çevre

Chemotactic Response of Marine Micro-Organisms to Micro-Scale Nutrient Layers

The degree to which planktonic microbes can exploit microscale resource patches will have considerable implications for oceanic trophodynamics and biogeochemical flux. However, to take advantage of nutrient patches in the ocean, swimming microbes must overcome the influences of physical forces including molecular diffusion and turbulent shear, which will limit the availability of patches and the ability of bacteria to locate them. Until recently, methodological limitations have precluded direct examinations of microbial behaviour within patchy habitats and realistic small-scale flow conditions. Hence, much of our current knowledge regarding microbial behaviour in the ocean has been procured from theoretical predictions. To obtain new information on microbial foraging behaviour in the ocean we have applied soft lithographic fabrication techniques to develop 2 microfluidic devices, which we have used to create (i) microscale nutrient patches with dimensions and diffusive characteristics relevant to oceanic processes and (ii) microscale vortices, with shear rates corresponding to those expected in the ocean. These microfluidic devices have permitted a first direct examination of microbial swimming and chemotactic behaviour within a heterogeneous and dynamic seascape. The combined use of epifluorescence and phase contrast microscopy allow direct examinations of the physical dimensions and diffusive characteristics of nutrient patches, while observing the population-level aggregative response, in addition to the swimming behaviour of individual microbes. These experiments have revealed that some species of phytoplankton, heterotrophic bacteria and phagotrophic protists are adept at locating and exploiting diffusing microscale resource patches within very short time frames. We have also shown that up to moderate shear rates, marine bacteria are able to  fight the flow  and swim through their environment at their own accord. However, beyond a threshold high shear level, bacteria are aligned in the shear flow and are less capable of swimming without disturbance from the flow. Microfluidics represents a novel and inexpensive approach for studying aquatic microbial ecology, and due to its suitability for accurately creating realistic flow fields and substrate gradients at the microscale, is ideally applicable to examinations of microbial behaviour at the smallest scales of interaction.  We therefore suggest that microfluidics represents a valuable tool for obtaining a better understanding of the ecology of microorganisms in the ocean.

The fabrication of microfluidic channels and their implementation in experiments for studying the chemotactic foraging behaviour of marine microbes within a patchy nutrient seascape and the swimming behaviour of bacteria within shear flow are described.

Mikro Ölçekli Besin Katmanlar Deniz Mikro-organizmalar kemotaktik Tepki

The degree to which planktonic microbes can exploit microscale resource patches will have considerable implications for oceanic trophodynamics and ...

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.

Küçük moleküllere steril koşullarda bitki yanıt-e doğru değerlendirmek için Hydroponic sistemi esnek bir düşük maliyetli

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

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.

Bitki-Çevre Etkileşimlerinin Gerçek Zamanlı Fizyolojik Fenotimi için Telemetrik, Gravimetrik Platformu

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.

Topraktaki Labile, Inorganik Bitki Besinleri ve Kirleticilerin İki Boyutlu Görselleştirilmesi ve Nicelleştirilmesi

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.

Yüzen hidroponik sistemde Arabidopsis thaliana kökleri üzerinde bakteriyel kolonizasyon ve bakım izleme

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

İmmünoloji ve Enfeksiyon

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.

Bitki / Mikrop Moleküler Etkileşimlerinin ve Sinyalizasyonunun Eşzamanlı ve Sistematik Analizi için Hidroponik Birlikte Yetiştirme Sistemi

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

Birden Fazla Bitki Türünde Eksüda Analizi için Yarı Hidroponik Cam Kavanoz Sistemi

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.

Yazar Spotlight: Yeni Bir Büyüme Sisteminde Kök Eksüdaları Yoluyla Bitki-Mikrop Etkileşimlerini Keşfetmek 

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.

Yarı Hidroponik Kök Eksüda Profillemesi için Çok Yönlü Cam Kavanoz Sistemi

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

Topraksız: A yönlü Sistemi Toksik Elements Besin Uygunluk ve Pozlama Besin Tahsis ve Bitki Cevapları Eğitim için

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Kertenkeleler Hareket Hız ve Yön Visual Hassasiyet Test

Radyoaktif izleyiciler ile Bitkilerde Mineral Besin ve Toksikantların Değişimler Ölçme

Mikro Ölçekli Besin Katmanlar Deniz Mikro-organizmalar kemotaktik Tepki

Küçük moleküllere steril koşullarda bitki yanıt-e doğru değerlendirmek için Hydroponic sistemi esnek bir düşük maliyetli

Bitki-Çevre Etkileşimlerinin Gerçek Zamanlı Fizyolojik Fenotimi için Telemetrik, Gravimetrik Platformu

Topraktaki Labile, Inorganik Bitki Besinleri ve Kirleticilerin İki Boyutlu Görselleştirilmesi ve Nicelleştirilmesi

Yüzen hidroponik sistemde Arabidopsis thaliana kökleri üzerinde bakteriyel kolonizasyon ve bakım izleme

Bitki / Mikrop Moleküler Etkileşimlerinin ve Sinyalizasyonunun Eşzamanlı ve Sistematik Analizi için Hidroponik Birlikte Yetiştirme Sistemi

Yarı Hidroponik Kök Eksüda Profillemesi için Çok Yönlü Cam Kavanoz Sistemi

Yarı Hidroponik Kök Eksüda Profillemesi için Çok Yönlü Cam Kavanoz Sistemi