需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

模式触发的氧化爆发与幼苗生长抑制实验 拟南芥

13.2K 次观看

⸱

DOI:

10.3791/59437

⸱

2019年5月21日

 ,  ,  , 

本文内容

摘要

本文介绍了两种在免疫诱导物处理后定量分析拟南芥(Arabidopsis thaliana)防御反应的方法:瞬时氧化爆发和幼苗生长抑制。

摘要

植物已进化出强大的免疫系统,以识别病原体并抵御疾病。本文介绍了两种可用于检测激发子分子处理后拟南芥(Arabidopsis thaliana)免疫激活强度的实验方法。首先介绍的是捕捉快速诱导且动态的氧化爆发的方法,该过程可通过基于鲁米诺的检测进行监测。其次介绍的是测量免疫反应引起幼苗生长抑制的方法。这些实验方案快速可靠,无需特殊培训或设备,被广泛用于研究植物免疫的遗传基础。

引言

为感知并抵御病原体,植物进化出了膜结合的模式识别受体(PRRs),可识别存在于细胞外的保守微生物分子,即微生物相关分子模式(MAMPs)。1MAMPs 与其对应的 PRRs 结合后,会启动由蛋白激酶介导的免疫信号转导,从而产生广谱抗病性2PRR激活后最早期的响应之一是质膜整合型呼吸爆发氧化酶同源物(RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG, RBOH)蛋白的磷酸化与活化,这些蛋白催化细胞外活性氧(ROS)的产生。3,4活性氧(ROS)在建立疾病抗性中发挥重要作用,既可作为传播免疫信号的第二信使,也可作为直接的抗菌剂。5首次观察到免疫诱导的氧化爆发是利用‘Rishiri’品种的马铃薯块茎进行的 Phytophthora infestans 接种6已利用叶圆片在多种植物物种中评估了活性氧的产生7细胞悬浮培养8和原生质体6. 本文介绍了一种检测叶片圆片中模式触发的活性氧(ROS)产生的简单方法 拟南芥 (拟南芥)....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

1. 检测ROS爆发 拟南芥 免疫诱导后的叶片圆片

  1. 植物生长与养护
    1. 为同步萌发,进行层积处理 拟南芥 将约50粒种子悬浮于1 mL无菌0.1%琼脂溶液(w/v)中,混匀后储存于 4 °C (无光照)3-4 天。
      注意:对野生型背景对照(例如,Col-0)以及免疫响应高和低的基因型(例如, cpk28-1 和 bak1-5 分别作为内参对照。
    2. 将种子播种于土壤中,并在标准短日照条件下萌发(22 °C,10 小时光照, 150 μE/m2/光照强度,65-70%相对湿度)。
    3. 大约7天后,使用镊子将单株幼苗移栽至新花盆中,每株间隔至少4厘米,以保证莲座叶充分发育。每种基因型移栽6–12株幼苗,并恢复至标准短日照条件下培养。定期浇水并施肥(每两周施用一次浓度为1 g/L的20-20-20肥料)。
  2. 在96孔板中收集叶盘,用于过夜恢复。
    1. 萌发后4-5周图1A),使用锋利的4 mm活检打孔器从每株植物上取下一个叶圆片,避开主脉,并注意尽量减少损伤(图1B)。将叶圆片放入未使用过的含96孔化学发光检测仪板中 100 μL 去离子水2O,近轴面....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

使用突变体 cpk28-119,25 和 bak1-517,18 植株分别展示在氧化爆发和SGI检测中相对于野生型背景对照(Col-0)具有高免疫应答和低免疫应答的预期结果。为评估剂量依赖性效应,采用10倍梯度稀释系列(1–1,000 nM)的elf18多肽进行实验。与Col-0相比,cpk28-1功能缺失株系表现出更高的累积活性氧爆发水平(图3A)和平均活性氧爆发水平(图3B),而bak1-5在10 nM至1,000 nM浓度范围内则表现出降低的活性氧生成(图3)。在100 nM和1,000.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

本文介绍了两种用于检测模式触发免疫反应的方法 拟南芥,提供无需使用专业设备即可定量评估免疫输出的方法。结合使用,模式触发的活性氧(ROS)和种子萌发抑制(SGI)可分别用于评估对微生物感知的早期和晚期响应。

氧化爆发检测的主要局限性在于其变异性。由于尚未完全明确的原因,不同实验之间的绝对相对光单位(RLUs)常相差一个数量级。由于实验间变异程度较高,建议在实验中设置内部参考对照,包括氧化爆发水平较高(例如,cpk28-1)和较低(例如,bak1-5)的材料,以及野生型对照(例如,Col-0)。然而,可采取若干措施以提高实验间的可重复性。重复实验之间的环境条件,如温度、湿度、光周期和光照强度,应保持一致。取样时还应考虑植株的生长时期和健康状况。叶盘可取自生长在短日照条件(6–10 小时光照)下、4 至 7 周龄的植株。据经验观察,萌发后超过 6 周但尚未开花或衰老的植株通常能获得最一致的结果。应将植株培养在洁净的环境培养室中,以避免暴露于温室中常见的病虫害,如白粉病或咀嚼式昆虫。由于 SGI 实验中的幼苗是在无菌.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

致谢

本实验室的研究工作由加拿大自然科学与工程研究理事会(NSERC)发现计划、加拿大创新基金会约翰·R·埃文斯领袖基金以及女王大学资助。KS 和 IS 获得了安大略省研究生奖学金和加拿大自然科学与工程研究理事会硕士研究生奖学金(CGS-M)的联合资助。

....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
20-20-20肥料Plant Prod10529每升水中加入1克,每两周施用一次,以实现最佳生长。
4 mm活检打孔器Medical Mart232-33-34-P也可使用表面积为0.125 cm²的打孔器套装。
带盖48孔无菌板Sigma-AldrichCLS3548
带防风罩的分析天平VWRVWR-225AC任何标准分析天平均可用于生长抑制实验,但具备直接计算机输出功能者更佳。
BioHit mLine 机械式12通道移液器(30-300 uL)Sartorius725240可使用任何多通道移液器,必要时也可使用单通道移液器。
elf18 (Ac-SKEKFERTKPHVNVGTIG)EZ Biolabcp7211将10 mM储备液肽存于-80°C的低蛋白吸附管中。解冻后,将100 uM工作液存于-20°C避光保存。
镊子Fisher Scientific22-327379
辣根过氧化物酶Sigma-AldrichP6782溶于纯水中,-20°C避光保存。
鲁米诺Sigma-AldrichA8511溶于DMSO中,-20°C避光保存。
Murashige和Skoog基础盐Cedarlane LabsMSP09-100LT4°C保存。
土壤SunGrow HorticultureSunshine Mix #1其他类型土壤也可用于拟南芥培养。装盆时与水混合使用。
配备LUM模块的SpectraMax Paradigm多功能微孔板读板仪Molecular Devices需索取报价任何具备检测发光能力的微孔板读板仪均可用于此类实验。
蔗糖Sigma-AldrichS0389-1KG室温保存。
白色聚苯乙烯96孔板Fisher Scientific07-200-589

参考文献

  1. Couto, D. E., Zipfel, C. Regulation of pattern recognition receptor signalling in plants. Nature Reviews Immunology. 16, 537-552 (2016).
  2. Boller, T., Felix, G. A Renaissance of Elicitors: Per....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

探索更多文章

氧化爆发检测基于鲁米诺的检测诱导子处理微孔板读数仪分析天平MAP激酶检测病原菌诱导的基因表达感染检测