Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

En forbedret Chemotaxis-analyse for rask identifisering av rhizobakterielle kjemoattractanter i roteksudater

Published: March 25, 2022 doi: 10.3791/63249

Summary

Her presenterer vi en forbedret chemotaxis analyseprotokoll. Målet med denne protokollen er å redusere trinnene og kostnadene ved tradisjonelle bakterielle chemotaxis-metoder og tjene som en verdifull ressurs for å forstå plantemikrobeinteraksjoner.

Abstract

Chemotaxis identifikasjon er svært viktig for forskning og anvendelse av rhizosphere vekstfremmende bakterier. Vi etablerte en enkel metode for raskt å identifisere kjemoattractants som kunne indusere den kjemoaktiske bevegelsen av rhizosphere vekstfremmende bakterier på sterile glasssklier via enkle trinn. Bakterieoppløsning (OD600 = 0,5) og steril kjemoattractant vandig oppløsning ble tilsatt dråpevis på glasssklie med et intervall på 1 cm. En inokulerende sløyfe ble brukt til å koble den kjemoattractant vandige løsningen til bakterieløsningen. Skredet ble holdt ved romtemperatur i 20 minutter på den rene benken. Til slutt ble den kjemoattractant vandige løsningen samlet inn for bakteriell telling og mikroskopisk observasjon. I denne studien, gjennom flere sammenligninger av eksperimentelle resultater, overvant metoden flere mangler ved tradisjonelle bakterielle chemotaxis-metoder. Metoden reduserte feilen ved platetelling og forkortet den eksperimentelle syklusen. For identifisering av kjemoattractant stoffer kan denne nye metoden spare 2-3 dager sammenlignet med den tradisjonelle metoden. I tillegg tillater denne metoden enhver forsker systematisk å fullføre et bakterielt chemotaxis-eksperiment innen 1-2 dager. Protokollen kan betraktes som en verdifull ressurs for å forstå plantemikrobeinteraksjoner.

Introduction

Chemotaxis er viktig for kolonisering av plantevekstfremmende rhizobakterielle (PGPR) på røtter og for å forstå plantemikrobeinteraksjoner1. En klasse av lavmolekylære forbindelser (kjemoattractants) i planterot eksudater induserer den kjemoaktiske bevegelsen av PGPR til rhizosfæren2. Malinsyre, sitronsyre og andre komponenter i roten eksudater stimulerer chemotaxis av Bacillus stammer3. For eksempel rekrutterer glukose, sitronsyre og fumarsyre i maisrot bakterier til rotoverflaten4. D-galaktose, som er avledet fra rot eksudater, induserer chemotaxis av Bacillus velezensis SQR95. Organiske syrer, inkludert fumarat, malinsyre og succinat, påvirker chemotaxis og kolonisering av ulike PGPR i Cajanus cajan - Zea mays intercropping system6. Oleanolic syre i risrot eksudaterer, fungerer som et kjemoattractant for stammen FP357. Andre planteeksudater (inkludert histidin, arginin og aspartat) kan spille en avgjørende rolle i den kjemosaktiske responsen til bakterier8. Plante eksudater fungerer som et signal for å lede bevegelsen av bakterier, som er det første trinnet under rhizosphere kolonisering. Plantekolonisering av PGPR er en prosess med enorm relevans, da PGPR er gunstig for planteverten.

Mange metoder har blitt brukt til å analysere bakteriell chemotaxis. Svømmeplatemetoden er en av metodene som er beskrevet tidligere9. I denne metoden ble plater laget med et semisolid medium. En kjemoaktisk buffer som inneholder agar (1,0 %, m/v) ble lagt til platen. Bufferen oppvarmes, og blandes deretter med kjemoattractanten. Deretter ble 8 μL bakterieoppheng tilsatt dråpevis til midten av platen og platen ble plassert i en inkubator ved 28 °C. Platen ble regelmessig observert og fotografert. Imidlertid var den eksperimentelle syklusen til svømmeplatemetoden veldig lang. I den kapillærlignende metoden10 fungerer en pipettespiss som et kammer for å holde 100 μL bakteriell suspensjon. 1 ml sprøytenål ble brukt som kapillær. En sprøytenål som inneholder kjemoattractants med forskjellige konsentrasjonsgradienter ble satt inn i 100 μL pipettespissen. Etter inkubasjon ved romtemperatur i 3 timer ble sprøytenålen fjernet, innholdet ble fortynnet og belagt på mediet. Bakterieakkumuleringen i sprøyten var representert av kolonidannende enheter (CFUer) i platene. Den eksperimentelle feilen innen replikeringer for den kapillærlignende metoden var imidlertid stor. En annen metode brukte en mikrofluidisk SlipChip-enhet11. Kort sagt ble bovint serumalbumin (BSA) løsning injisert i alle kanaler og fjernet ved hjelp av et vakuum. Løsningene som inneholder forskjellige kjemoattractants (1 mM konsentrasjon kun for kvalitativ deteksjon), bakterieceller suspendert i fosfatbufret saltvann og fosfatbufret saltvannsbuffer (negativ kontroll) ble tilsatt til henholdsvis topp-, midt- og bunnmikrowells. Inkubasjon ble deretter utført i et mørkt miljø ved romtemperatur i 30 minutter. Bakteriecellene ble deretter oppdaget i mikrowells. Den mikrofluidiske SlipChip-enheten var imidlertid dyr. Derfor hadde hver av metodene beskrevet ovenfor fordeler og ulemper.

Vi etablerte en forbedret chemotaxis-analyse for rask identifisering av rhizobakterielle kjemoattractanter i roteksudater ved hjelp av sterile glasssklier uten kompliserte trinn. I denne studien, gjennom flere sammenligninger av eksperimentelle resultater, overvant metoden flere mangler ved tradisjonelle bakterielle chemotaxis-metoder. Metoden reduserte feilen ved platetelling og forkortet den eksperimentelle syklusen. Derfor, hvis den brukes til å identifisere et kjemoattractant stoff, kan denne nye metoden spare 2-3 dager og redusere kostnadene for eksperimentelle materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Materialer og utstyr

MERK: Bacillus altitudinis LZP02 (CP075052) ble isolert fra risrheinsfæren nordøst i Kina12,13 for denne studien.

  1. Kultur B. altitudinis LZP02 i Luria-Bertani (LB) medium (peptone, 10 g L-1; NaCl, 8 g L-1 og gjærekstrakt, 5 g L-1) i 10 timer. Samle celler ved sentrifugering ved 9,569 x g i 2 min ved 4 °C. og oppbevar med 15 % glyserol ved -80 °C.
    MERK: For dette eksperimentet ble risfrø (Oryza sativa Longgeng 46) levert av Rice Research Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences.

2. Innsamling av rot eksudater

  1. Fordel risfrø tilfeldig i et vekstkammer.
    MERK: Risfrø ble sterilisert med 30% H2O2 i 30 min og gjennomvåt i vann over natten. Forholdene var som følger: det kontrollerte lyset (16/8 t lys/mørk syklus), temperatur (22 ± 2 °C) og relativ fuktighet (͂ 70 %).
  2. Kultur risfrø i en uke og tilsett sterilt vann to ganger.
  3. Velg risplanter av lignende størrelse og plante i 50 ml Murashige og Skoog (MS) flytende medium. Inkuber i 48 timer ved 22 °C under aseptiske forhold.
    MERK: Risrot eksudater vil bli sluppet ut i MS medium14,15,16.

3. Flytende kromatografi-massespektrometrianalyse av roteksudater

  1. Samle 100 μL av prøven (MS-medium som inneholder roteksudater) i et 1,5 ml sentrifugerør. Tilsett 20 μL av ekstraksjonsløsningsmidlet (acetonitril-metanolvann, 2:2:1, inkludert intern standard). Homogeniser prøven ved 45 Hz i 4 min, etterfulgt av ultralydbehandling på is i 5 minutter i et vannbad.
  2. Gjenta homogenisering og ultralydssyklus tre ganger. Inkuber prøven ved -20 °C i 1 time, etterfulgt av sentrifugering ved 133 778 x g og 4 °C i 15 minutter.
  3. Overfør den resulterende supernatanten til LC-MS hetteglass og oppbevar ved -80 °C til UHPLC-QE-analyse. Forbered kvalitetskontrollprøvene (QC) ved å blande like deler av supernatanten for alle prøver.
    MERK: Hvert prøvevolum var 600 μL (seks repliker per eksperiment) i det presenterte eksperimentet.
  4. Utfør LC-MS/MS-analyse ved hjelp av UHPLC-system, UPLC HSS T3-kolonne (2,1 mm x 100 mm, 1,8 μm) og Q Exactive12.
    1. Bruk 0,1% maursyre vandig løsning og 5 mmol / l ammoniumacetat vandig løsning som mobil fase A og acetonitril som mobil fase B. Bruk henholdsvis maursyre og ammoniumacetat som positive og negative ionmoduser.
    2. Angi elution gradient som følger: 0 min, 1% B; 1 min, 1% B; 8 min, 99% B. 10 min, 99% B. 10.1 min, 1% B; 12 min, 1 % B. Sett henholdsvis strømningshastigheten og injeksjonsvolumet til henholdsvis 0,5 ml/min og 2 μL.
      MERK: Makromolekylet (>1000 Daltons) kan ikke oppdages.

4. Chemotaxis analyse

  1. Forbered den kjemoattractant vandige løsningen. Sørg for at den er steril. Filtrer den kjemoattractant oppløsningen med et 0,22 μm bakteriefilter.
    MERK: Den kjemoattractant vandige løsningen var det enkle stoffet som ble oppnådd fra LC-MS-studiene oppløst i vann. Konsentrasjonen og volumet kan justeres riktig i henhold til forskjellige studier. Sitronsyreoppløsning ble brukt som eksempel. Alle handlinger må utføres ved siden av en lampe.
  2. Merk glassets midtposisjon med et intervall på 1 cm. Pass på at glasssklie er sterilisert flere ganger på flammen.
  3. Tilsett 30 μL kjemoattractant løsning til venstre for glasssklie. Påse at bakterier ble dyrket til logaritmisk stadium (2 x 108 CFU/ml) i LB-medium. Tilsett 30 μL av bakterieløsningen til høyre for glasssklie.
    MERK: Forbered en negativ kontrollgruppe med like mye sterilt vann. Saltløsning (0,9% NaCI) ble brukt som positiv kontroll for å eliminere endringene forårsaket av intermolekylær kraft på eksperimentet.
  4. Steriliser en inokulerende løkke flere ganger på flammen. Bruk den inokulerende løkken til å koble den kjemoattractant vandige løsningen til bakterieløsningen og hold den ved romtemperatur i 20 minutter på en ren benk.
    MERK: Eksperimentet må utføres i et vindløst miljø. Juster tiden før du kobler fra tilkoblingslinjen for stammer av forskjellige atletiske evner på riktig måte.
  5. Etter 20 min kobler du fra tilkoblingsledningen med filterpapir.
  6. Påse at sentrifugerøret på 1,5 ml er sterilt. Samle den kjemoattractant vandige løsningen til venstre for glasssklie. Overfør oppløsningen til det sterile sentrifugerøret på 1,5 ml.
  7. Tilsett riktig volum safranin i sentrifugerøret. Etter 2 min samler du de blandbare væskene for å telle bakterier og mikroskopisk observasjon med et blodtellingskammer.

5. Resultatanalyse

  1. Bestem antall levedyktige mikroorganismer tiltrukket ved hjelp av følgende ligning:
    Equation 1
    hvor NBC: Totalt antall bakterieceller; N: Antall bakterier i 80 gitter.
    MERK: Statistisk analyseprogramvare ble brukt til dataanalyse. Feilen var basert på tre forskjellige replikerte eksperimentelle verdier og ble beregnet ved hjelp av enveis ANOVA etterfulgt av Tyrkias post-hoc-analyse. P ≤ 0,05 ble ansett som signifikant.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Totalt ble det påvist 584 og 937 kjente metabolitter i henholdsvis positive og negative ionindekser. Tidligere studier har vist at kjemoattractants vanligvis er organiske syrer, aminosyrer og karbohydrater17,18.

I denne studien ble 16 typer kjemoattractants fra LC-MS-studiene i ris rhizosfæren eksudater valgt for påfølgende eksperimenter (tabell 1). Ved hjelp av svømmeplatemetoden screenet vi de lave molekylvektforbindelsene som utskilles av roten for en tiltrekningskraft av rhizosfærisk B. altitudinis LZP02. For å sammenligne styrkene til de forskjellige kjemoattractantene ble chemotaxis-indeksen (RCI), som viser forholdet mellom gjennomsnittlige behandlingsbakterier og tilsvarende kontroll, introdusert19. En høyere RCI indikerer en sterkere reaksjon på kjemoattractanten. Resultatene indikerte at 100 μM sitronsyre (RCI = 2,34) og 100 μM koffeinsyre (RCI = 1,85) hadde de høyeste chemotaxis-indeksene (figur 2). Representative bilder viste at de svermende områdene sitronsyre og koffeinsyre var mer sammenlignet med CK (figur 3).

Ved hjelp av den nye chemotaxis-analysemetoden (figur 1) viste resultatene at bakteriekonsentrasjonen av sitronsyre, koffeinsyre og galaktoseeksperimenter (100 μM) var betydelig høyere enn for de negative og positive kontrollgruppene. Sitronsyre var den sterkeste kjemoattractanten. De eksperimentelle resultatene (figur 4 og tabell 2) var i samsvar med resultatene av den tradisjonelle svømmeplatemetoden (figur 2). Representative mikroskopiske bilder av den nye chemotaxis-analysen er vist i figur 5.

Sammenlignet med svømmeplatemetoden bekreftet resultatene våre muligheten for den nye chemotaxis-analysen. Denne teknikken kan spare betydelig tid, redusere kostnadene for reagenser og redusere feil i resultatet. Resultatene av den nye metoden var intuitive, og metoden viste motiliteten til bakterier.

Figure 1
Figur 1: Skjematisk diagram over den nye chemotaxis-analysen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Resultater av svømmeplatemetoden. (A) Chemotactic respons på B. altitudinis LZP02 til økende konsentrasjoner av organiske syrer, fenolsyrer og karbohydrater. (B) Kjemoaktisk respons av B. altitudinis LZP02 til økende konsentrasjoner av aminosyrer. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Resultatet av svømmeplatemetoden. Sammenligning av den kjemosaktiske responsen til B. altitudinis LZP02 mot organiske syrer. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Resultater av den nye chemotaxis analysemetoden. NBC: Totalt antall bakterieceller. Kjemoaktisk respons av B. altitudinis LZP02 til økende konsentrasjoner av sitronsyre, koffeinsyre og galaktose. Resultatene uttrykkes som gjennomsnittet av minst tre analyser for hver besluttsomhet. Feilfelt angir SDene basert på tre forskjellige replikerte eksperimentelle verdier. Kolonner identifisert med forskjellige bokstaver er betydelig forskjellige på P ≤ 0,05 i henhold til enveis ANOVA etterfulgt av Tyrkias post-hoc-analyse. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: Resultater av den nye chemotaxis analysemetoden. Bildene ble hentet under et lysmikroskop. (A) CK, (B) saltoppløsning, (C) sitronsyre. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Indeks Navn Score Overflod
SALGSSTED01062 Sitronsyre 0 200471.6
NEG00016 Malinsyre 0.9944492 2093440.97
NEG00038 2,5-dihydroksybenzosyre 0.8886685 114774.98
SALGSSTED1763 Koffeinsyre 0 6195.5
SALGSSTED00154 Ferulinsyre 0.4725294 12723.95
SALGSSTED2156 Fruktose 0 6767.81
SALGSSTED1289 Galaktose 0 871476.14
NEG00021 Mannose 0.9898174 683176.34
Salgssted00037 Valine 0.9660872 5985865.24
SALGSSTED00018 Proline 0.9887274 2739147.17
SALGSSTED00124 Fenylalanin 0.6106034 11940645.8
SALGSSTED00092 Glysin 0.7418478 22787114.1
SALGSSTED00079 Threonine 0.8086754 1039040.18
NEG00010 Leucine 0.9962673 3546561.95
SALGSSTED00266 Histidin 0 3010220.41
SALGSSTED01993 Serin 0 645602.04
Merk: POS og NEG i første kolonne indikerer henholdsvis positiv og negativ ionindeks. Tredje kolonne indikerer, hvilket spektrum på andre nivå som ble brukt til å score databasesamsvar, og de ikke-nedgraderte kjemoattractantene ble matchet av det første ordrespekteret. Poengsummen varierer fra 0 til 1.

Tabell 1: 16 typer kjemoattractants fra LC-MS-studiene i ris rhizosfæren utstråler.

Kjemoattractant RCI
NaCl 1.95±0.03
Sitronsyre 3.63±0.12
Koffeinsyre 2.71±0.26
Galaktose 2.56±0.16

Tabell 2: Chemotaxis indeks (RCI) av den nye chemotaxis analysemetoden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Økende forskning tyder på at plantebakterieinteraksjoner hovedsakelig forekommer i rhizosfæren og påvirkes av roteksudater20,21,22,23,24. Planteroteksudater inkluderer et mangfoldig utvalg av primære metabolitter, inkludert fenolsyrer, organiske syrer og aminosyrer samt mer komplekse sekundære forbindelser25,26,27. For hver bakterie har spesifikke stoffer vist seg å ha rekrutteringseffekter i rhizosfæren eksudaterer. På dette forskningsfeltet er mange av chemotaxis-metodene som rapporteres i litteraturen svært analyseavhengige. Det er rapporter om en rekke tilnærminger, som alle har spesifikke fordeler og ulemper.

I den nåværende studien fokuserte vi på å introdusere en forbedret kjemoakseanalyse for rask identifisering av rhizobakterielle kjemoattractanter i roteksudater. I denne protokollen ble alle eksperimenter utført under aseptiske forhold. I trinn 4 brukte vi den inokulerende løkken for å koble den kjemoattractant vandige løsningen til bakterieløsningen, og vi holdt lysbildet ved romtemperatur i 20 minutter. Det er verdt å merke seg at bredden på tilkoblingslinjen ble kontrollert til ca. 2 mm, og eksperimentet må utføres i et vindløst miljø.

Passende modifikasjoner bør gjøres i henhold til den eksperimentelle stammen som brukes. Den logaritmiske kulturtiden bør velges i henhold til vekstsyklusen til forskjellige stammer. For stammer av forskjellige swarming evner, kan tiden før du kobler fra tilkoblingslinjen justeres på riktig måte. Små bakteriearter som ikke kan observeres under et lett mikroskop, er ikke egnet for denne metoden. For eksempel kan nanobakterier være så små som 80 nm i diameter og kan bare ses gjennom et elektronmikroskop. Denne metoden er egnet for stammer med flagella.

Den nye metoden reduserer feilen ved platetelling og forkorter den eksperimentelle syklusen. For identifisering av kjemoattractant stoffer kan den nye metoden spare 2-3 dager. Den nye metoden gjør det mulig for enhver forsker systematisk å fullføre et bakteriell chemotaxis-eksperiment innen 1-2 dager. Sammenlignet med den mikrofluidiske enheten er den nye metoden billigere. Protokollen overvinner også noen mangler ved tradisjonelle bakterielle chemotaxis-metoder. Videre kan den nye metoden brukes på forskjellige andre måter. For eksempel bør vi bruke denne metoden for raskt å identifisere bakterier i jord stimulert av signaler fra spesifikke planterot eksudater. Den nye metoden er enkel i design, enkel å utføre og har stor applikasjonsverdi. Denne protokollen kan presenteres som en verdifull ressurs for identifisering og forståelse av plantemikrobeinteraksjoner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China (Nos. 31870493), Key Research and Development Projects i Heilongjiang, Kina (GA21B007), og de grunnleggende forskningsavgiftene for universiteter i Heilongjiang-provinsen, Kina (nr. 135409103).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2,5-dihydroxybenzoic acid Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 490-79-9
Acetonitrile CNW Technologies 75-05-8
Ammonium acetate CNW Technologies 631-61-8
Caffeic acid Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 331-39-5
Centrifuge Thermo Fisher Scientific Heraeus Fresco17
Citric acid Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 77-92-9
Clean bench Shanghai Boxun Industrial Co., Ltd. BJ-CD
Ferulic acid Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 1135-24-6
Formic acid CNW Technologies 64-18-6
Fructose Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 57-48-7
Galactose Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 59-23-4
Glycine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 56-40-6
Grinding Mill Shanghai Jingxin Industrial Development
Co., Ltd.
JXFSTPRP-24
Histidine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 71-00-1
Internal standard: 2-Chloro-L-phenylalanine Shanghai Hengbai Biotech C.,Ltd. 103616-89-3
Leucine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 61-90-5
Malic acid Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 6915-15-7
Mannose Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 3458-28-4
Mass Spectrometer Thermo Fisher Scientific Q Exactive Focus
Methanol CNW Technologies 67-56-1
Optical Microscope Olympus BX43
Phenylalanine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 63-91-2
Proline Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 147-85-3
Scales Sartorius BSA124S-CW
Serine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 56-45-1
Threonine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 72-19-5
UHPLC Agilent 1290 UHPLC
Ultrasound Instrument Shenzhen Leidebang Electronics
Co., Ltd.
PS-60AL
Valine Beijing InnoChem Science & Technology C.,Ltd. 7004-03-7

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Belas, R. Biofilms, flagella, and mechanosensing of surfaces by bacteria. Trends in Microbiology. 22 (9), 517-527 (2014).
  2. Haichar, Z., Santaella, C., Heulin, T., Achouak, W. Root exudates mediated interactions belowground. Soil Biology and Biochemistry. 77 (7), 69-80 (2014).
  3. Zhang, N., et al. Effects of different plant root exudates and their organic acid components on chemotaxis, biofilm formation and colonization by beneficial rhizosphere-associated bacterial strains. Plant and Soil. 374 (1-2), 689-700 (2014).
  4. Zhang, N., et al. Whole transcriptomic analysis of the plant-beneficial rhizobacterium Bacillus amyloliquefaciens SQR9 during enhanced biofilm formation regulated by maize root exudates. BMC Genomics. 16 (1), 685 (2015).
  5. Lui, Y., et al. Induced root-secreted D-galactose functions as a chemoattractant and enhances the biofilm formation of Bacillus velezensis SQR9 in an mcpa-dependent manner. Applied Microbiology and Biotechnology. 104 (17), 785-797 (2020).
  6. Vora, S. M., Joshi, P., Belwalkar, M., Archana, G. Root exudates influence chemotaxis and colonization of diverse plant growth-promoting rhizobacteria in the Cajanus cajan - Zea mays intercropping system. Rhizosphere. 18 (12), 100331 (2021).
  7. Sampedro, I., et al. Effects of halophyte root exudates and their components on chemotaxis, biofilm formation and colonization of the halophilic bacterium halomonas anticariensis FP35T. Microorganisms. 8 (4), 575 (2020).
  8. Liu, X. L., Raza, W., Ma, J. H., Huang, Q. W., Shen, Q. R. A dual role amino acid from sesbania rostrata seed exudates in the chemotaxis response of Azorhizobium caulinodans ORS571. Molecular Plant-Microbe Interactions. 32 (9), 1134-1147 (2019).
  9. Ling, N., Raza, W., Ma, J. H., Huang, Q. W., Shen, Q. R. Identification and role of organic acids in watermelon root exudates for recruiting Paenibacillus polymyxa SQR-21 in the rhizosphere. European Journal of Soil Biology. 47 (6), 374-379 (2011).
  10. Rudrappa, T., Czymmek, K. J., Pare, P. W., Bais, H. P. Root-secreted malic acid recruits beneficial soil bacteria. Plant Physiology. 148 (3), 1547-1556 (2008).
  11. Shen, C., et al. Bacterial chemotaxis on Slipchip. Lab on a Chip. 14 (16), 3074-3080 (2014).
  12. Liu, H., et al. Bacillus pumilus LZP02 promotes rice root growth by improving carbohydrate metabolism and phenylpropanoid biosynthesis. Molecular Plant-Microbe Interactions. 33 (10), 1222-1231 (2020).
  13. Goswami, M., Deka, S. Isolation of a novel rhizobacteria having multiple plant growth promoting traits and antifungal activity against certain phytopathogens. Microbiological Research. 240, 126516 (2020).
  14. Kaiira, M., Chemining'Wa, G., Ayuke, F., Baguma, Y., Nganga, F. Profiles of compounds in root exudates of rice, cymbopogon, desmodium, mucuna and maize. Journal of Agricultural Sciences Belgrade. 64 (4), 399-412 (2019).
  15. Shi, Y., et al. Effect of rice root exudates and strain combination on biofilm formation of Paenibacillus polymyxa and Paenibacillus macerans. African Journal of Microbiology Research. 6 (13), 3343-3347 (2012).
  16. Lee, H. W., Ghimire, S. R., Shin, D. H., Lee, I. J., Kim, K. U. Allelopathic effect of the root exudates of K21, a potent allelopathic rice. Weed Biology and Management. 8 (2), 85-90 (2008).
  17. Belimov, A. A., et al. Rhizobacteria that produce auxins and contain 1-amino-cyclopropane-1-carboxylic acid deaminase decrease amino acid concentrations in the rhizosphere and improve growth and yield of well-watered and water-limited potato (Solanum tuberosum). Annals of Applied Biology. 167 (1), 11-25 (2015).
  18. Ankati, S., Podile, A. R. Metabolites in the root exudates of groundnut change during interaction with plant growth promoting rhizobacteria in a strain-specific manner. Journal of Plant Physiology. 243, 153057 (2019).
  19. Gordillo, F., Chavez, F., Jerez, C. A. Motility and chemotaxis of Pseudomonas sp. B4 towards polychlorobiphenyls and chlorobenzoates. FEMS Microbiology Ecology. 60 (2), 322-328 (2007).
  20. Bais, H. P., Weir, T. L., Perry, L. G., Gilroy, S., Vivanco, J. M. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms. Annual Review of Plant Biology. 57, 233-266 (2006).
  21. Badri, D. V., Vivanco, J. M. Regulation and function of root exudates. Plant Cell Environment. 32 (6), 666-681 (2009).
  22. Badri, D. V., Weir, T. L., Lelie, D., Vivanco, J. M. Rhizosphere chemical dialogues: plant-microbe interactions. Curr Opin Biotech. Current Opinion in Biotechnology. 20 (6), 642-650 (2009).
  23. Kamilova, F., Kravchenko, L. V., Shaposhnikov, A. I., Makarova, N., Lugtenberg, B. Effects of the tomato pathogen Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici and of the biocontrol bacterium Pseudomonas fluorescens WCS365. Molecular Plant-Microbe Interactions. 19 (10), 1121-1126 (2006).
  24. Kamilova, F., et al. Organic acids, sugars, and L-tryptophane in exudates of vegetables growing on stonewool and their effects on activities of rhizosphere bacteria. Molecular Plant-Microbe Interactions. 19 (3), 250-256 (2006).
  25. Badri, D. V., Vivanco, J. M. Regulation and function of root exudates. Plant Cell Environment. 32 (6), 666-681 (2009).
  26. Hao, W. Y., Ren, L. X., Ran, W., Shen, Q. R. Allelopathic effects of root exudates from watermelon and rice plants on Fusarium oxysporum f.sp. Niveum. Plant and Soil. 336 (1-2), 485-497 (2010).
  27. Hao, Z. P., Wang, Q., Christie, P., Li, X. L. Allelopathic potential of watermelon tissues and root exudates. Scientia Horticulturae. 112 (3), 315-320 (2007).

Tags

Biologi Utgave 181 kjemoakse kjemoattractant planterot eksudaterer plantevekstfremmende rhizobakterier
En forbedret Chemotaxis-analyse for rask identifisering av rhizobakterielle kjemoattractanter i roteksudater
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jiao, H., Lyu, C., Xu, W., Chen, W., More

Jiao, H., Lyu, C., Xu, W., Chen, W., Hu, Y., Wang, Z. An Improved Chemotaxis Assay for the Rapid Identification of Rhizobacterial Chemoattractants in Root Exudates. J. Vis. Exp. (181), e63249, doi:10.3791/63249 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter