The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Hebrew was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Plant Pathology and Microbiology, Texas A&M University
This article is a part of JoVE Immunology and Infection. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Christensen, S., Borrego, E., Shim, W. B., Isakeit, T., Kolomiets, M. Quantification of Fungal Colonization, Sporogenesis, and Production of Mycotoxins Using Kernel Bioassays. J. Vis. Exp. (62), e3727, doi:10.3791/3727 (2012).
ריקבון של דגנים על ידי הזרע, מדביק פטריות מהווה אחד האתגרים הכלכליים הגדולים ביותר ברחבי העולם ייצור דגני בוקר, שלא לדבר על סיכון רציני לבריאות האדם ובעלי חיים. בין ייצור דגנים, תירס הוא לטעון את היבול הנגוע ביותר, עקב פתוגן המושרה הפסדים שלמות תבואה זרע זיהום mycotoxin. שני mycotoxins הנפוצים ביותר ובעייתי עבור מגדלי תירס ומוצרי מזון מעבדים מזון הם אפלטוקסין ו fumonisin, המיוצר על ידי Aspergillus flavus ו verticillioides Fusarium, בהתאמה.
מחקרים שנעשו לאחרונה במפעל לפתוגן אינטראקציות מולקולריות הראו הבטחה בהבנת מנגנונים ספציפיים הקשורים תגובות צמחים לזיהום פטרייתי וזיהום mycotoxin 1,2,3,4,5,6. כי מעבדות רבות משתמשות מבחני ליבה ללמוד הצמח לפתוגן אינטראקציות, יש צורך בשיטה אחידה לכימות פרמטרים ביולוגיים שונים, כךתוצאות של מעבדות שונות ניתן לחצות, לפרש. עבור אמצעי חזקים לשעתקו עבור ניתוחים כמותיים על זרעים, פיתחנו ב-Lab מבחני ליבה ושיטות הבאים לכמת הצמיחה ביומסה פטרייתי, וזיהום mycotoxin. ארבעה גרעיני תירס מעוקרים הם מחוסן ב צלוחיות זכוכית עם מתלה פטרייתי (10 6) מודגרת למשך פרק זמן מוגדר מראש. צלוחיות מדגם יבחרו מכן על ידי ניתוח ביומסה hemocytometer, ergosterol מבוסס על ספירה של נבגים על ידי כרומטוגרפיה נוזלית בעל ביצועים גבוהים (HPLC), כימות אפלטוקסין באמצעות שיטה fluorometer AflaTest, וכימות fumonisin ידי HPLC.
1. ליבה תירס המבדק
הערה: זרעים או פטריות אחרות מאלו המתוארות במסגרת שיטות אלו, כמות הבידוד הנדרש עשויים להיות שונים ויש נגזרת באופן ניסיוני.
2. נבגי ספירת
3. אפלטוקסין כימות
הערה: בעת שימוש בפרוטוקול Aflatest FGIS, מדידה מ fluorometer מחושב על בסיס של 50 גרם הראשונים של המדגם שחולצו ל -100 מ"ל. אם לוקחים בחשבון דילול של המדגם עם מים, 1 מ"ל להחיל עמודה מייצגת 0.166 גרם של המדגם. לכן, כאשר שינוי פרוטוקול, אתה צריך לקחת בחשבון את הבדלי גודל המדגם והפתרון החילוץ הראשוני. כך, למשל, 2 גרם של גרעינים מופקים ב 20 מ"ל מתנול 80%. זה 0.1 גרם / מ"ל. כאשר 1 מ"ל של דגימה זו הוא מעורבב עם 2 מ"ל מים, שיעור מדגם בנוזל עכשיו 0.033 גרם / מ"ל. אם מדגם זה נותן קריאה fluorometer של ppb 100, ריכוז בפועל מבוסס על שיעור של מדגם 0.166, כלומר, ppb = (0.166 X 100 גרם ppb) / 0.1 גרם), או 166 ppb. עבור אפלטוקסין quantifi אלטרנטיביתשיטות קטיון, ראה התייחסות 7.
4. Fumonisin B1 (FB1) ניתוח
5. Ergosterol ניתוח
6. נציג תוצאות
בעקבות חיסון ו הדגירה בתא לחות על שניים עד שלושה ימים, גידול פטרייתי צריך להתחיל להופיע על הגרעינים. שבעה ימים שלאחר הטיפול, גידול צמח על צמחים שטופלו צריך להיות בבירור, whilפקדי דואר מדומים צריך להיות נגוע (איור 1 ב, למעלה). תקופות של דגירה עוד הם תורמת לצמיחה צמח שופע יותר (איור 1 ב ', למטה). בתנאים המתוארים לעיל (איור 2G), א ' flavus wild-type NRRL 3357 ערכים מרביים המוצגים של קולוניזציה, הצטברות אפלטוקסין, וייצור נבגים בבית 8, 6, ו 8 ימים, בהתאמה (איור 2, AC). עם זאת, כאשר זיהום mycotoxin ו conidiation הושוו ליחידת ergosterol, הרמות הגדולים ביותר נצפו ב 4 ו 6 ימים, בהתאמה (איור 2, DE). איור 2F מסכם אלה פטרייתיים ביומסה תלויי היותר בעלי ערך תצפיות. מעניין לציין, כי בין 4-6 ימים לאחר חיסון, הגרעינים עוברים השפלה חומצות גרעין, כפי שניתן לראות על ידי RNA הכולל דוגמאות על קורס בזמן (איור 2H, למטה).
מספר מחקרים, כולל שלנו, יש examinאד פ verticilliodies על זיהום גרעיני תירס 2,8,9,10,11,12 ומשמש בהצלחה 7-13 ימים עם הזמן נקודות לתצפיות. שימוש בשיטות המתוארות להלן, fumonisin רמות נע בין 3,500-8,000 ng / g טווח הקרנל 4,13 ורמות ergosterol של 5,000-10,000 ng / g הקרנל 14,13. איור 3 מציג פסגות נציג עבור fumonisin (למעלה) ו ergosterol (התחתון ) מ-HPLC chromatograms. מדידת ergosterol יכול גם להיות דרך ספקטרום ספיגת 15.

באיור 1. תרשים זרימה כימות של ביומסה sporogenesis פטרייתי, וייצור mycotoxin ותוצאות נציג לצמיחה צמח מ bioassays ליבה. א) תרשים זרימה מתאר את השיטה המתוארת על כימות של פרמטרים ביולוגיים בסיסיים להערכת הפתוגנזה פטרייתי על גרעיני תירס. ב) נציגהתוצאות עבור bioassays ליבה. למעלה, א flavus (NRRL3357) גידול צמח על גרעיני תירס ברקע הגנטי B73. הזרעים היו מחוסן עם 200 μl של 10 נבגים 6 / mL והתמונות נלקחו 7 ימים חיסון הודעה. בתחתית, פ verticillioides מחוסן הגרעינים ברקע B73 13 יום שלאחר זיהום. הגרעינים היו מחוסן עם 200 μl של 10 6 נבגים למ"ל.

2. איור אספרגילוס הקרנל flavus המבדק זמן כמובן. B73 הגרעינים היו מחוסן עם μl 200 של 10 מ"ל / 6 נבגים אספרגילוס ההשעיה flavus הנבגים ו מודגרת למשך 2-8 ימים (G). כל הערכים נקבעו לעומת ממוצע משקל יבש של 4 גרעיני (n = 3-4, ממוצע ± SE). א) ההתיישבות (על בסיס ergosterol), (ב) אפלטוקסין, ו (ג) conidiation היו לכמת בשיטות שתוארו לעיל. E) ו אפלטוקסין (F) conidiation מוצגיםכפונקציה של ביומסה פטרייתי, כפי שהיא נמדדת באמצעות ה ergosterol. F) ערכים מרביים עבור ergosterol, הצטברות אפלטוקסין, ו conidiation כפונקציה של ביומסה פטרייתי - ערכים מרביים עבור כל כמות ציין נקבע על 100%. (ג) 1 מיקרוגרם לכל נתיב של RNA הכולל כמובן בזמן.

איור 3. הנציג העליון נוזלי ביצועים כרומטוגרפיה (HPLC) chromatograms עבור fumonisin B1 (למעלה) ו ergosterol (למטה) מבודד גרעינים נגועים verticillioides Fusarium (M3125).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
אנו רוצים להודות ברנדון הסאט וקרלוס אורטיז לקבלת סיוע טכני שלהם. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים NSF IOB-0544428, IOS-0951272, ו IOS-0925561 ד"ר מיכאל Kolomiets, ועל ידי משרד החקלאות המכון הלאומי המזון והחקלאות (NIFA), גידול הצמח AFRI וחינוך גרנט # 2010-85117 ל -20,539 בני הזוג. סת מוריי, תומאס Isakeit, ו Kolomiets מייקל.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Potato Dextrose Agar | Fisher Scientific | S71659A | |
| Tween-20 | Fisher Scientific | BP337-100 | |
| Plastic incubation container | Sterilite | 1713LAB06 | |
| Blender | Vicam | 20200 | |
| 24 cm Fluted Filter Papers | Vicam | 31240 | |
| 1.5 μm glass microfibre | Vicam | 31955 | |
| Afla Test column | Vicam | G1024 | |
| Afrla Test Developer | Vicam | 32010 | |
| Methanol | Vicam | 35016 | |
| Acetonitrile | Fisher Scientific | AC14952-0025 | |
| Ethanol | Fisher Scientific | AC39769-0025 | |
| C-18 solid phase extraction column (Prep SEP SPE C18 Column) | Fisher Scientific | 60108-304 | |
| O-phthalaldehyde (OPA) | Sigma-Aldrich | 79760-5g | |
| Boric acid | Fisher Scientific | BP168-500 | |
| Sodium borate | Fisher Scientific | RDCS0330500 | |
| Mercapt–thanol | Fisher Scientific | 45-000-231 | |
| Shimadzu HPLC LC-20AT (Pump) | Shimadzu Corporation | LC-20AT | |
| Zorbax ODS column (4.6x150mm) | Agilent Technologies | 443905-902 | |
| Shimatzu RF-10Axl fluorescence detector | Shimadzu Corporation | RF-10AXL | |
| Sodium phosphate | Fisher Scientific | AC38987-0010 | |
| FB1 standards | Sigma-Aldrich | F1147-1mg | |
| Chloroform | VWR international | MK444410 | |
| 13 mm syringe filter with 0.45 um nylon membrane (HPLC) | Pall Corporation | 4426 | |
| Ergosterol | Sigma-Aldrich | 45480-50G-F | |
| Scintillation vials | VWR international | 66021-602 | |
| Sodium Chloride | Vicam | G1124 |