هذا العمل يقدم بروتوكولا لإنشاء ثقافة تعليق الخلية المستمدة من الشاي(كاميليا سينينسيس L.) الأوراق التي يمكن استخدامها لدراسة عملية التمثيل الغذائي للمركبات الخارجية التي يمكن تناولها من قبل النبات كله، مثل المبيدات الحشرية.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هذا العمل يقدم بروتوكولا لإنشاء ثقافة تعليق الخلية المستمدة من الشاي(كاميليا سينينسيس L.) الأوراق التي يمكن استخدامها لدراسة عملية التمثيل الغذائي للمركبات الخارجية التي يمكن تناولها من قبل النبات كله، مثل المبيدات الحشرية.
تم تطوير منصة لدراسة الأيض المبيدات الحشرية باستخدام الأنسجة في المختبر من مصنع الشاي. وقد تم حث أوراق من النباتات الشاي المعقم لتشكيل كالوس فضفاضة على Murashige وSkoog (MS) وسائل الإعلام القاعدية مع الهرمونات النباتية 2،4-ثنائي كلوروفينوكسي حمض (2،4-D، 1.0 ملغ L-1)والكينتين (KT، 0.1 ملغ L-1). شكلت كلوس بعد 3 أو 4 جولات من subculturing، كل 28 يوما. ثم تم تلقيح الكلوس الفضفاض (حوالي 3 غرام) في وسائل الإعلام السائلة B5 التي تحتوي على نفس الهرمونات النباتية وكان مثقفا في حاضنة تهز (120 دورة في الدقيقة) في الظلام في 25 ± 1 درجة مئوية. بعد 3-4 الثقافات الفرعية، تم تأسيس تعليق الخلية المستمدة من ورقة الشاي في نسبة ثقافة فرعية تتراوح بين 1:1 و 1:2 (تعليق السائل الأم: المتوسطة الطازجة). باستخدام هذه المنصة، تم إضافة ستة مبيدات حشرية (5 ميكروغرام مل-1 كل ثياميثوكسام، إيميداكلوبريد، أسيتامبريد، إيميداكلوتيز، ديميثات، وأوميثوت) إلى ثقافة تعليق الخلايا المشتقة من أوراق الشاي. وقد تم تتبع عملية التمثيل الغذائي للمبيدات الحشرية باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة وكروماتوغرافيا الغاز. للتحقق من فائدة ثقافة تعليق خلية الشاي، تمت مقارنة المستقلبات من الثياميثوكسان وdimethoate الموجودة في الثقافات الخلايا المعالجة والنباتات سليمة باستخدام الطيف الكتلي. في الثقافات خلية الشاي المعالجة, تم العثور على سبعة المستقلبات من الثياميثوكسان واثنين من الأيض من dimethoate, بينما في النباتات السليمة المعالجة, تم العثور على اثنين فقط من الأيض من الثياميثوكسام واحد من dimethoate. استخدام تعليق الخلية تبسيط التحليل الأيضي مقارنة مع استخدام نباتات الشاي سليمة، وخاصة بالنسبة لمصفوفة صعبة مثل الشاي.
الشاي هو واحد من المشروبات غير الكحولية الأكثر استهلاكا على نطاق واسع في العالم1،2. يتم إنتاج الشاي من أوراق وبراعم الكاميليا الخشبية المعمرة سينينسيس L. تزرع نباتات الشاي في مزارع واسعة وهي عرضة للعديد من الآفات الحشرية3،4. وغالبا ما تستخدم المبيدات الحشرية العضوية وneonicotinoid كمبيد حشري نظامي5 لحماية نباتات الشاي من الآفات مثل الذباب الأبيض، النطاط ورقة، وبعض أنواع lepidopteran6،7. بعد الاستخدام، يتم امتصاص هذه المبيدات الحشرية أو نقلها إلى النبات. داخل النبات، يمكن أن تتحول هذه المبيدات الحشرية النظامية من خلال التحلل المائي، والأكسدة أو التفاعلات الحد من قبل الإنزيمات النباتية. هذه المنتجات التحول يمكن أن تكون أكثر القطبية وأقل سمية من المركبات الأم. ومع ذلك، بالنسبة لبعض الفوسفات العضوي، والأنشطة الحيوية لبعض المنتجات أعلى. على سبيل المثال، يتم استقلاب الاسباهياتفي الميثاميدوفوس الأكثر سمية 8،9،وdimethoate في omethoate10،11. دراسات الأيض النباتية هي بالتالي مهمة لتحديد مصير مبيد الآفات داخل مصنع12.
وقد ثبت أن نباتات الأنسجة النباتية منصة مفيدة للتحقيق في عملية التمثيل الغذائي لمبيدات الآفات، مع الأيض المحددة مماثلة لتلك الموجودة في النباتات سليمة13،14،15. استخدام الأنسجة الثقافات، ولا سيما الخلايا مع لتعليق الثقافات، له العديد من المزايا. أولا، يمكن إجراء التجارب خالية من الكائنات الحية الدقيقة، وبالتالي تجنب تدخل تحويل مبيدات الآفات أو تدهورها من قبل الميكروبات. ثانيا، توفر زراعة الأنسجة مواد متسقة للاستخدام في أي وقت. ثالثا، الأيض هي أسهل لاستخراج من ثقافات الأنسجة من النباتات سليمة، وثقافات الأنسجة غالبا ما يكون أقل المركبات المتشابكة وتعقيد أقل من المركبات. وأخيرا، يمكن استخدام ثقافات الأنسجة بسهولة أكبر لمقارنة سلسلة من الأيض مبيدات الآفات في تجربة واحدة16.
في هذه الدراسة، تم بنجاح إنشاء تعليق الخلية المستمدة من أوراق نبات الشاي المعقم. ثم استخدمت ثقافة تعليق خلية الشاي لمقارنة سلوكيات تبديد ستة مبيدات حشرية نظامية.
ويهدف هذا البروتوكول المفصل لتوفير بعض الإرشادات بحيث يمكن للباحثين إنشاء منصة زراعة الأنسجة النباتية مفيدة لدراسة مصير الأيض من xenobiotics في الشاي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. الشاي ثقافة كالوس
ملاحظة: تم اشتقاق الأوراق المعقمة من خطوط نباتية مزروعة في المختبر تم تطويرها لأول مرة في مجموعة البحث17. وقد تم تنفيذ جميع الإجراءات حتى القسم 5 في غطاء محرك السيارة تدفق الصفيحة المعقمة، باستثناء وقت الثقافة في حاضنة.
2. الشاي خلية تعليق الثقافة
3. ثلاثي الفينيل رباعي الزيوم كلوريد تقييم مدى بقاء الخلية
4- معالجة وأخذ عينات من ثقافات تعليق خلايا الشاي بالمبيدات الحشرية
5. إعداد عينة من مصنع الشاي سليمة مع المبيدات الحشرية
ملاحظة: أجريت تجربة مصنع الشاي سليمة في نظام الزراعة المائية باستخدام شتلات الشاي نمت في 50 مل من محلول المغذيات (30 NH4+، 10 NO3-، 3.1 PO4-، 40 ك+، 20 Ca2 +، 25 ملغ2 +، 0.35 Fe 2+، 0.1 B 3+، 1.0 Mn2+، 0.1 zn2+، 0.025 Cu2+، 0.05 مو+، و 10 آل3 +، في ملغ L-1)18. وكان الدفيئة التجريبية تحت دورة الضوء المظلم (12 ساعة من الضوء و 12 ح من الظلام) في 20 درجة مئوية في جامعة انهوي الزراعية.
6- تحليل الآلات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم مقارنة الحث من الكالوس من أوراق حصادها من أشجار الشاي المزروعة في الميدان ومن أوراق مستخرجة من نباتات الشاي المزروعة في المختبر في بيئة معقمة عن طريق قياس التلوث، والبني، والحث بعد 28 يوما من الزراعة على وسائل الإعلام MS ( الشكل 1 ألف). وقد سجل نمو كلوس في 20، 37، 62 و 90 يوما من الثقافة (الشكل 1B). وأظهرت الكالوس المستمدة من الأوراق المزروعة في المختبر نموا أكثر قوة مما فعل كالوس المستمدة من الأوراق المزروعة في الميدان خلال ك...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعرض هذا المقال عملية مفصلة لإنشاء نموذج من الأيض المبيدات في الأنسجة النباتية الشاي، بما في ذلك اختيار explants، وتحديد بقاء الخلية، وإنشاء ثقافة تعليق خلية الشاي مع ارتفاع التمثيل الغذائي النشاط. ويمكن استخدام أي أجزاء من الأنسجة النباتية لبدء كالوس في بيئة معقمة25. وقد تم اختيار أوراق الشاي لبدء الكالوس في هذه الدراسة، ليس فقط لأن الأوراق تميل إلى أن تكون أقل تلوثا من الأجزاء تحت الأرض، ولكن أيضا لأنها هي جزء صالح للأكل من المحصول والهدف الرئيسي لتطبيق مبيدات الآفات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد تم دعم هذا العمل من قبل البرنامج الوطني للبحوث والتطوير الرئيسي (2016YFD02009000) للصين، والمؤسسة العلمية الطبيعية الوطنية في الصين (رقم 31772076 ورقم 31270728)، والمؤسسة الصينية للعلوم ما بعد الدكتوراه (2018M630700)، والصندوق المفتوح للعلوم مختبر الدولة الرئيسية لبيولوجيا مصنع الشاي واستخدامها (SKLTOF20180111).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أسيتاميبريد (99.8٪) | د. Ehrenstorfer | 46717 | رقم CAS: 135410-20-7 |
| أسيتونيتريل (كندا ، 99.9٪) | Tedia | AS1122-801 | رقم CAS: 75-05-8 |
| Agar | Solarbio Science & amp التكنولوجيا | A8190 | سجل المستخلصات الكيميائية رقم: 9002-18-0 |
| كلوثيانيدين (99.8٪) | د. Ehrenstorfer | 525 | سجل المستخلصات الكيميائية: 210880-92-5 |
| ثنائي الميثوات (98.5٪) | د. Ehrenstorfer | 109217 | رقم CAS: 60-51-5 |
| Imidacloprid (99.8٪) | Dr. Ehrenstorfer | 91029 | CAS No: 138261-41-3 |
| Imidaclothiz (99.5٪)Toro | Research Chemical | I275000 | CAS No: 105843-36-5 |
| كينيتين (KT ، >98.0٪) | Solarbio Science & amp; التكنولوجيا | K8010 | سجل المستخلصات الكيميائية رقم: 525-79-1 |
| Omethoate (98.5٪) | Dr. Ehrenstorfer | 105491 | CAS No: 1113-02-6 |
| Polyvinylpolypyrrolidone (PVPP) | Solarbio Science & amp; التكنولوجيا | P8070 | رقم CAS: 25249-54-1 |
| السكروز | توكرس العلوم البيولوجية | 5511 | سجل المستخلصات الكيميائية: 57-50-1 |
| ثياميثوكسام (99.8٪) | د. Ehrenstorfer | 20625 | رقم سجل المستخلصات الكيميائية: 153719-23-4 |
| كلوريد ثلاثي فينيلترازوليوم (TTC ، 98.0٪) | Solarbio Science & amp التكنولوجيا | T8170 | سجل المستخلصات الكيميائية رقم: 298-96-4 |
| 2،4-حمض ثنائي كلورو فينوكسي أسيتيك (2،4-D ، >98.0٪) | قوانغتشو Saiguo Biotech | D8100 | CAS رقم: 94-75-7 |
| العمود اللولبي | Agilent CYCLOSIL-B | 112-6632 | عمود الكروماتوغرافيا (30 م & مرات ؛ 0.25 مم & مرات ؛ 0.25 & mu ؛ م) |
| كروماتوغرافيا الغاز (GC) | Shimadu | 2010-Plus | مقترنة بكاشف القياس الضوئي للهب (FPD) ؛ |
| كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC) | Agilent | 1260 | مقترن بكاشف الأشعة فوق البنفسجية (UV)عمود |
| HSS T3 C18 | ووتر | 186003539 | عمود الكروماتوغرافيا (100 مم وأورات; 2.1 مم & مرات; 1.8 & mu; م) |
| كروماتوغرافيا سائلة فائقة الأداء (UPLC) | Agilent | 1290-6545 | مطياف كتلة وقت الرحلة رباعي الأقطاب (QTOF) |
| كروماتوغرافيا سائلة فائقة الأداء (UPLC) | Thermo Scientific | Ultimate 3000-Q Exactive | Focus متصل بمطياف كتلة Orbitrap |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن