هنا ، نقدم طريقة متعددة الاستخدامات لتحويل جذر الطماطم تليها التطعيم مع Ralstonia solanacearum لإجراء تحليل وراثي مباشر لدراسة مرض الذبول البكتيري.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا ، نقدم طريقة متعددة الاستخدامات لتحويل جذر الطماطم تليها التطعيم مع Ralstonia solanacearum لإجراء تحليل وراثي مباشر لدراسة مرض الذبول البكتيري.
Ralstonia solanacearum هو التربة المدمرة التي تحملها مسببات الأمراض الوعائية التي يمكن أن تصيب مجموعة كبيرة من الأنواع النباتية، مما تسبب تهديدا هاما للزراعة. ومع ذلك ، فإن نموذج Ralstonia غير مستكشف إلى حد كبير بالمقارنة مع النماذج الأخرى التي تنطوي على مسببات الأمراض النباتية البكتيرية ، مثل Pseudomonas syringae في أرابيدوبسيس. البحوث التي تستهدف فهم التفاعل بين Ralstonia ونباتات المحاصيل أمر ضروري لتطوير حلول مستدامة لمكافحة مرض الذبول البكتيري ولكن يعوقها حاليا عدم وجود اختبارات تجريبية مباشرة لتوصيف المكونات المختلفة للتفاعل في النباتات المضيفة الأصلية. في هذا السيناريو، قمنا بتطوير طريقة لإجراء التحليل الجيني للعدوى Ralstonia من الطماطم، مضيف طبيعي من Ralstonia. وتستند هذه الطريقة على Agrobacterium rhizogenesبوساطة التحول من جذور الطماطم، تليها تطعيم Ralstonia التربة منقوع من النباتات الناتجة، التي تحتوي على جذور متحولة التعبير عن بناء الفائدة. براعة من تحليل تحويل الجذر يسمح أداء إما الإفراط في التعبير الجيني أو الجين إسكات بوساطة RNAi. كدليل على المفهوم، استخدمنا هذه الطريقة لإظهار أن إسكات RNAi بوساطة SlCESA6 في جذور الطماطم منح المقاومة لRalstonia. هنا ، نصف هذه الطريقة بالتفصيل ، مما يتيح النهج الوراثية لفهم مرض الذبول البكتيري في وقت قصير نسبيًا ومع متطلبات صغيرة من المعدات ومساحة نمو النباتات.
Ralstonia solanacearum، العامل السببي لمرض الذبول البكتيري ، هو ممرض الأوعية الدموية المدمرة التي تنتقل عن طريق التربة مع توزيع عالمي يمكن أن تصيب مجموعة كبيرة من أنواع النباتات ، بما في ذلك البطاطا والطماطم والتبغ والموز والفلفل والباذنجان ، من بين أمور أخرى1،2. خسائر الغلة الناجمة عن Ralstonia يمكن أن تصل إلى 80-90٪ من الإنتاج في الطماطم والبطاطا أو الموز، اعتمادا على الأصناف والمناخ والتربة وغيرها من العوامل3. ومع ذلك ، فإن نموذج Ralstonia غير مستكشف إلى حد كبير بالمقارنة مع النماذج الأخرى التي تنطوي على مسببات الأمراض النباتية البكتيرية ، مثل Pseudomonas syringae أو Xanthomonas spp. بالإضافة إلى ذلك ، تركز معظم الدراسات في التفاعلات النباتية والميكروبات على نموذج النبات Arabidopsis thaliana. على الرغم من أن الأبحاث التي تستخدم هذه النماذج قد ساهمت إلى حد كبير في فهمنا للتفاعلات النباتية والبكتيريا ، إلا أنها لا تعالج الضرورة الحالية لفهم هذه التفاعلات في نباتات المحاصيل. البحوث التي تستهدف فهم التفاعل بين Ralstonia ونباتات المحاصيل أمر ضروري لتطوير حلول مستدامة لمكافحة مرض الذبول البكتيري ولكن يعوقها حاليا عدم وجود اختبارات تجريبية مباشرة لتوصيف المكونات المختلفة للتفاعل. على وجه الخصوص ، الطماطم ، مضيف طبيعي لRalstonia، هو ثاني أهم محصول نباتي في جميع أنحاء العالم ويتأثر بعدد كبير من الأمراض4، بما في ذلك مرض الذبول البكتيري. في هذا العمل، قمنا بتطوير طريقة سهلة لإجراء التحليل الجيني لعدوى رالستونيا من الطماطم. ويستند هذا الأسلوب على Agrobacterium rhizogenesبوساطة التحول من جذور الطماطم، وذلك باستخدام DsRed fluorescence كعلامة الاختيار5، تليها تطعيم Ralstonia التربة منقوع من النباتات الناتجة، التي تحتوي على جذور متحولة التعبير عن بناء الفائدة. براعة من تحليل تحويل الجذر يسمح أداء إما الإفراط في التعبير الجيني أو الجين إسكات بوساطة RNAi.
ويتمثل أحد القيود المحتملة لهذه الطريقة في النمو المتبقي للجذور غير المتحولة. هذا مهم بشكل خاص في الحالات التي يفتقر فيها البلازميد المستخدم إلى جين مراسل يسمح باختيار الجذور المتحولة. ولحل هذه المشكلة، قمنا بتطوير طريقة بديلة تعتمد على اختيار المضادات الحيوية، والتي تمنع نمو الجذور غير المتحولة مع السماح بنمو الجذور المتحولة المقاومة للمضادات الحيوية. نظرًا لأن A. rhizogenes لا تحفز على تحويل البراعم ، فهي عرضة للمضادات الحيوية ، وبالتالي ، يجب أن تبقى منفصلة عن الوسط المحتوي على المضادات الحيوية.
على الرغم من أن مقاومة النبات ضد Ralstonia ليست مفهومة جيدا، وقد ارتبطت العديد من التقارير تعديلات جدار الخلية لتعزيز المقاومة للذبول البكتيري6،,7،,8،,9. وقد اقترح أن هذه التعديلات جدار الخلية تؤثر على تطور الأوعية الدموية، وهو جانب أساسي لنمط حياة Ralstonia داخل النبات10. وقد ثبت الطفرات في الجينات ترميز synthases السليلوز CESA4، CESA7 وCESA8 في Arabidopsis thaliana لإضعاف سلامة جدار الخلية الثانوية ، مما تسبب في تعزيز المقاومة لRalstonia، والتي يبدو أن ترتبط ABA الإشارات8. لذلك ، كدليل على مفهوم طريقتنا ، قمنا بإجراء إسكات الجينات بوساطة RNAi من SlCESA6 (Solyc02g072240)، وهو خلية جدار ثانوي cellulosease ، وتقويم العظام من AtCESA8 (At4g18780). أظهرت التطعيمات اللاحقة التي تغمر التربة مع Ralstonia أن إسكات SlCESA6 عزز المقاومة لأعراض الذبول البكتيري ، مما يشير إلى أن المقاومة بوساطة جدار الخلية لRalstonia من المرجح أن يتم الحفاظ عليها في الطماطم ، والتحقق من صحة طريقتنا لإجراء التحليل الوراثي لمقاومة الذبول البكتيري في جذور الطماطم. هنا ، نصف هذه الطريقة بالتفصيل ، مما يتيح النهج الوراثية لفهم مرض الذبول البكتيري في وقت قصير نسبيًا ومع متطلبات صغيرة من المعدات ومساحة نمو النباتات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: تتضمن أجزاء هامة من هذه الطريقة مناولة المواد النباتية في المختبر، وبالتالي من المهم الحفاظ على الظروف المعقمة خلال جميع هذه الإجراءات، بما في ذلك تصور الفلورسة DsRed. خلال جميع عملية التحول، تنمو شتلات الطماطم عند 25-28 درجة مئوية و16 ساعة/8 ساعة فاتح/داكن (130 ميكرومول فوتونم م-2s-1 ضوء). يتم ختم لوحات مع شريط micropore من أجل تسهيل تبادل الغاز والنتح.
1. إعداد نباتات الطماطم وجذور الجذور الزراعية
2- تحويل النباتات واختيارها
3. نقل إلى الأواني التلقيح
4. تلقيح التربة المنقوعة
5 - تحديد بارامترات العدوى والتحليل الإحصائي
6- تحليل التعبير الجيني
ملاحظة: يمكن تحديد تعبير الترانسجين أو إسكات الجين المستهدف عن طريق RT-PCR أو بواسطة RT-PCR الكمي (qRT-PCR).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح الشكل 5 تطور أعراض مرض نباتات الطماطم ذات الجذور التي تم تحويلها مع ناقل فارغ (EV) ، والنباتات ذات الجذور المحولة مع بناء RNAi يستهدف SlCESA6 (Solyc02g072240). يتم جمع بيانات مؤشر المرض(الشكل 5A)من نفس الوحدة التجريبية (كل نبات) مع مرور الوقت وفقًا لمقياس تعسفي من 0 إلى 4 ، ولا تتبع توزيعًا غاوسيًا ، مما يستبعد استخدام الاختبارات القياسية للبيانات المكافئة. وعلاوة على ذلك، هناك تباين جوهري ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
Ralstonia solanacearum يشكل تهديدا هاما للزراعة; ومع ذلك ، فإن تفاعلها مع المضيفين الطبيعيين ذوي الأهمية الزراعية لا يزال غير مفهوم جيد ًا مقارنة بمسببات الأمراض البكتيرية الأخرى ، خاصة في أنواع النباتات الزراعية. وفي معظم الحالات، يعوق الوقت والنفقات اللازمة لتعديل النباتات المضيفة وراثيا التحليل الوراثي. لمعالجة هذه المشكلة وتسهيل التحليل الوراثي للعدوى R. solanacearum في الطماطم، وضعنا طريقة سهلة على أساس Agrobacterium rhizogenesبوساطة التحول من جذور الطماطم(الشكل 1)،
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
ونشكر جميع أعضاء مختبر ماتشو على المناقشات المفيدة، وألفارو لوبيز - غارسيا على المشورة الإحصائية، وسينيو جيان على المساعدة التقنية والإدارية خلال هذا العمل. نشكر PSC الخلية البيولوجيا مرفق الأساسية للمساعدة في التصوير الفلوري ة تم دعم هذا العمل من قبل برنامج البحوث ذات الأولوية الاستراتيجية للأكاديمية الصينية للعلوم (منحة XDB27040204), مركز شنغهاي لبيولوجيا الإجهاد النباتي (الصينية أكاديمية العلوم) وبرنامج المواهب الصينية 1000.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 90 مم مربع أطباق | |||
| مسحوق أجار | سيجما ألدريتش | ||
| باكتو ببتون | BD (بيكتون وديكنسون) أحماض | ||
| الكازامينو | سيجما ألدريتش | ||
| ورق | |||
| في الجسم الحي نظام التصوير النباتي NightShade LB 985 | Berthold Technologies | ||
| أواني جيفي جيفي | برودكتس إنترناشيونال إيه إس | ||
| شريط Micropore | 3M | ||
| Murashige و Skoog medium (M519) | ركيزة Phytotechlab | ||
| Pindstrup | Pindstrup Mosebrug A / S | ||
| مشرط وشفرة | |||
| هيبوكلوريت الصوديوم | Sigma-Aldrich | ||
| مقعد | |||
| ملاقط | |||
| ورق Wahtman | Wahtman International Ltd. | ||
| OXOID |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.