Arabidopsis thaliana, which serves as a model for plant research, is used for various aspects of botanical studies. In particular, a more sophisticated and microscopic environment for the life of Arabidopsis is required due to the subdivision of the research field according to each growth stage. It is necessary to solve the spatial limitations of the methods of controlling and observing the existing germination and growth processes and to create a screening environment suitable for pursuing a more formalized method. In order to achieve this, an array type chip was developed using poly(dimethylsiloxane). While maintaining the existing solid batch type environment, 20 environmental conditions can be implemented on a single chip. This allows the germination and growth of the Arabidopsis seeds aligned in various environments to be tracked one by one over time. However, there is a limitation that only screening according to the initial medium environment can be performed. To improve this problem, we have developed a multi-well type plant array chip which has a solid medium form but can supply additional liquid medium as needed. In the new plant array chip, there are wells in which each Arabidopsis seeds are inserted independently, and holes are formed in the bottom of each well. This enables a substantial single seed study, and allows the addition of new materials, especially through holes in the bottom, to further diversify the media environment. Since the 384-well type plant array chip is a standard size, various modules can assemble with the chip. First, when the liquid medium is additionally supplied to the bottom hole, the plant hormone of different concentration is injected into each column or row of the array using a linear channel module to affect the germination of the Arabidopsis depending on the concentration of two hormones can be screened. In addition, a light gradient module, which can control the amount of light that affects germination, was able to create eight illuminations on one chip under the same light conditions. As a result, the germination rate could be screened according to the illuminance of 660 nm wavelength red light which affects germination.
식물에 대한 연구를 위해 모델로 사용되는 애기장대는 다양한 관점의 식물학적 연구에 사용이 된다. 특히 각 성장 단계에 따른 세분화된 연구분야를 가지고 있기 때문에 애기장대의 생애에 대한 더욱 정교하고 미세한 환경이 필요하다. 기존의 발아 및 성장과정을 조절하고 관찰하던 방법들이 가지는 공간적 한계를 해결하고, 더욱 정형화된 방식을 추구할 수 있도록 그에 맞는 스크리닝 환경을 만들어야 할 필요가 있다. 이를 구현하기 위해 본 연구에서는 폴리디메틸실록산을 이용하여 어레이 형태의 칩을 개발하였다. 기존의 고체 배치 형태의 환경을 유지하면서, 20가지 환경을 하나의 칩에 구현할 수 있도록 제작하였다. 이를 통해 다양한 환경하에서 정렬된 애기장대 종자의 발아와 성장을 시간에 따라 하나하나 트래킹하여 관찰 할 수있게 되었다. 그러나 초기 배지 환경에 따른 스크리닝만 가능하다는 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위하여 고체 배지 형태를 가지고 있으나 액체 형태의 추가 배지를 필요에 따라 공급할수 있는 형태의 다중-웰 형태의 식물 어레이 칩을 개발하였다. 새로운 식물 어레이 칩은 각각의 애기장대 종자가 들어가는 웰이 독립적으로 존재하고 각 웰의 바닥에 구멍이 뚫려 있는 형태로존재한다. 이는 실질적인 단일 종자 연구를 가능하게 하고, 특히 바닥의 구멍을 통해 새로운 물질을 추가 공급 할 수 있어 배지 환경을 더욱 다양하게 만들 수 있다. 384-웰 플레이트 형태의 식물 어레이 칩은 정형화된 크기를 가지기 때문에 그에 맞는 다양한 모듈 또한 개발하였다. 우선 바닥의 구멍에 액체 배지를 추가로 공급할 때, 선형 채널 모듈을 이용하여 어레이 각각의 열 또는 행에 서로 다른 농도의 식물 호르몬을 주입함으로써 애기장대의 발아에 영향을 미치는 두가지호르몬의 농도에 따른 영향을 스크리닝 할 수 있었다. 또, 발아에 영향을 미치는 빛의 조사량을 조절할 수 있는 빛 조절 모듈을 통해, 동일한 빛 조건에서 하나의 칩에 8가지의 조도를 만들어 줄 수 있었다. 이를 통해 발아에 영향을 미치는 660 nm 파장의 적색 조명의 조도에 따라 발아율을 스크리닝 하였다.
