A Microscopy Toolkit for Root Studies in B. distachyon.

چکیده اصلی

The study of plant organogenesis presents significant challenges due to the small number of cells involved in its initial stages. Observing the initial cell divisions becomes increasingly challenging when transitioning from Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) to other species. Lateral root (LR) initiation is an essential process for enhancing a plant's ability to access water and nutrients. In most cases, LR formation starts in the pericycle of the parent root, giving rise to a new meristem. Understanding the mechanisms coordinating LR development is important for improving plant resilience to biotic and abiotic stresses. The prediction of the precise timing and location of LR initiation along the root axis remains challenging, even in Arabidopsis. This is magnified when attempting to observe LR development in crops. Brachypodium distachyon (Brachypodium) has emerged as a versatile model for cereal crops. However, studying Brachypodium LR development requires a revision of protocols and methodologies to be applied from seedling growth to root imaging. Here, we present protocols for seed preparation, in vitro growth, and tissue clearing for Brachypodium. Whereas ClearSee appeared to be unsuitable for rendering Brachypodium root tissues transparent after a reasonable incubation period, our modified DEEP-Clear method resulted in improved efficiency in tissue clearing and is compatible with major fluorescent proteins and dyes. Finally, we introduce a simple and straightforward approach to locally synchronize LR development. These tools and methodologies are crucial for advancing our knowledge of plant root system architecture, transitioning from a model plant to agronomically important species.

ترجمه فارسی چکیده

مطالعه آغازگران اندام گیاهان به دلیل تعداد کمی از سلول‌ها در مراحل اولیه چالش‌های قابل توجهی ایجاد می‌کند. مشاهده تقسیمات سلولی اولیه هنگام گذر از Arabidopsis thaliana به سایر گونه‌ها دشوارتر می‌شود. آغاز ریشه جانبی (LR) فرآیندی ضروری برای افزایش توانایی گیاه برای دسترسی به آب و مواد مغذی است. در اکثر موارد، تشکیل LR در پری‌سیکل ریشه مادر آغاز می‌شود و منشأ یک میزوم جدید می‌دهد. درک مکانیسم‌های هماهنگ‌کننده توسعه LR برای بهبود مقاومت گیاه در برابر استرس‌های زیستی و بیولوژیکی مهم است. پیش‌بینی زمان و مکان دقیق آغاز LR در طول محور ریشه همچنان چالش‌برانگیز است، حتی در Arabidopsis. این موضوع هنگام تلاش برای مشاهده توسعه LR در گیاهان زراعی تشدید می‌شود. Brachypodium distachyon به عنوان یک مدل منعطف برای غلات ظهور کرده است. با این حال، مطالعه توسعه LR Brachypodium نیاز به بازنگری در پروتکل‌ها و روش‌های مورد نیاز از رشد جوانه تا تصویربرداری ریشه دارد. در اینجا، ما پروتکل‌های آماده‌سازی بذر، رشد در vitro و شفاف‌سازی بافت برای Brachypodium را ارائه می‌دهیم. در حالی که ClearSee پس از یک دوره کوتاه رشد مناسب به نظر نمی‌رسید، روش DEEP-Clear اصلاح‌شده ما کارایی بهتری در شفاف‌سازی بافت ایجاد کرد و با پروتئین‌های فلورسنت و رنگ‌های اصلی سازگار است. در نهایت، ما یک رویکرد ساده و مستقیم برای همگام‌سازی محلی توسعه LR معرفی می‌کنیم. این ابزارها و روش‌ها برای پیشرفت دانش معماری سیستم ریشه گیاهان، گذر از یک گیاه مدل به گونه‌های مهم کشاورزی حیاتی هستند.

متن کامل اصلی