评估 乌西拉戈 病原性的快速高效方法，可在玉米和特奥辛特线上使用
January 3rd, 2014
据介绍，使用针头注射法为玉米和青金植物注射生物营养病原体 Ustilago。 针头注射接种方法通过形成病原体，促进病原体进入植物的植物叶子之间的真菌病原体的可控输送。这种方法效率很高，使 美国梅迪斯的可重复接种成为可能。
该程序的总体目标是通过针头注射接种，USTA Lago maus 细胞悬浮培养物，并对迷宫 teote 和迷宫 teosinte 交叉线进行抗病反应筛选。这是通过首先选择用于接种和筛选的植物品系来实现的。接下来，种植用于实验和对照针注射接种实验的种子。
10 天后，将 U 制成的细胞悬液注射到每株植物的茎中。最后，比较了实验植物和对照植物的抗性反应。最终，通过可视化接种植物的表型，可以获得显示针头注射成功接种的结果。梅斯。
这种技术的主要优点是它直接在叶子之间传递病原体。这消除了病原体渗透问题。为了开始选择用于接种和筛选的植物品系，如图所示，本研究使用了 2 个迷宫线、5 个 teosinte 线和 40 个对 U Mais 具有未表征抗性的迷宫 Teosinte 十字线进行实验和对照针注射接种实验。
用手指将种子推入土壤中约半英寸，然后轻轻地用土壤覆盖，将每株植物的四颗种子种植在小平地中。然后将植物放入生长室中，给种子浇水至浸泡，确保浇水后留在土壤下。在 28 和 20 摄氏度的昼夜环境，以及分别 14 和 10 小时的光照和黑暗循环环境中种植植物。
以及冠层顶部每秒大约 500 微摩尔的光合有效辐射。将白天和黑夜的相对湿度分别保持在大约 70% 和 90%，并将所有植物保持在同一个生长室中，以保持在整个实验中一致的生长环境。播种后 8 天，使用无菌环将冷冻甘油原液中的 huis 划线到马铃薯葡萄糖琼脂或 PDA 板上，在 30 摄氏度下孵育两天，并定期监测以确保它在层流罩下生长良好。
使用无菌牙签为每个菌株选择一个菌落，并将它们放入三毫升管的 PD 肉汤中。将培养物在 30 摄氏度和 200 RPM 下孵育两天，定期检查生长情况。接下来，测量培养物的 OD 600，以确保它们生长到 1.0 的 OD
。用水，使培养物的最终浓度达到每毫升 100 万个细胞，最终体积为 30 毫升。这种浓度的病原细胞悬液始终导致植物的良好感染。然后在接种前，将您制备的两种菌株的等体积混合。
在用细胞悬液填充 3 毫升注射器之前，在对照注射器中注入水以注射对植物的损害最小。组织将零点 457 毫米 x 1.3 厘米的皮下注射针头连接到每个注射器的末端。将植物从生长室中取出，并以土壤线上方的 90 度角注射。
小心地将 U maus 的针头插入实验植物的茎中，直到它位于茎的中间。注射大约 100 微升的细胞悬液。它会穿过茎，并在进入植物的漩涡时可见。
继续注射额外的实验植物，直到注射器排空。然后加水清洗针头上的任何植物组织，然后重新装满注射器，直到注射所有植物。使用水注射器以类似的方式注入对照植物。
注射完成后。每天将植物放回生长室中。只给土壤浇水，并检查病原体的发育和植物抗性反应。
使用 1 到 5 的抗性反应评级、量表、评分并记录每株植物在接种或 DPI 后 7、10、14 和 21 天的抗性反应。评定量表上的数值随着疾病严重程度的增加而增加。例如，A1C 1 A 或 2 电阻反应表示电阻。
3 、 4 或 5 耐药反应表明易感性。比较实验植物和对照植物的耐药性反应，并选择具有 A1C 1 A 或 2 耐药性反应等级的实验植物。这些植物被认为对 matis 具有抗性。
在这个实验中，大多数接种腐殖质的植物都容易受到感染。植物表现出严重的疾病发展，表现为茎和基底瘿的形成以及黑色的端孢。由于疾病的严重性，几株植物在接种后死亡。
相比之下，对照植物非常干净，在植物的任何部分都没有显示病原体发育，表明实验植物上的病原体发育是由于针头注射接种了 U Mais，确定了三个对 U Mais 具有抗性的 Mais Teosinte 交叉攻击系，并通过轻微硬化验证了接种成功， 生产时呈青色，或形成少量叶瘿。该技术可以以高效且具有可重复性的方式完成。这有助于对大量植物进行接种和表型分析。
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
概述
本文介绍了一种用于向玉米和龙竹植物注射生物营养病原体黑粉菌的针刺注射方法。这种技术允许病原体的受控递送，促进病原体通过营养体形成进入植物。
关键研究组成部分
科学领域
- 植物病理学
- 植物-微生物相互作用
- 真菌接种技术
背景
- 黑粉菌是一种影响玉米的生物营养病原体。
- 有效的接种方法对于研究植物抗病性至关重要。
- 针刺注射提供了一种精确的病原体递送方法。
- 了解植物对病原体的反应可以为育种策略提供信息。
研究目的
- 开发一种可靠的黑粉菌接种方法。
- 筛选玉米和龙竹品系以寻找抗病性。
- 比较实验组和对照组植物之间的抗性反应。
使用的方法
- 选择植物品系进行接种和筛选。
- 为实验组和对照组播种。
- 将黑粉菌细胞悬浮液注射到每株植物的茎中。
- 比较接种和对照植物的抗性反应。
主要结果
- 针刺注射方法允许可重复的接种。
- 视觉表型分析显示成功的接种结果。
- 可以有效评估不同植物品系之间的抗性反应。
- 该方法增强了对植物-病原体相互作用的理解。
结论
- 针刺注射方法对于研究黑粉菌是高效的。
- 它提供了一个受控环境来评估植物抗性。
- 结果有助于更广泛地理解玉米的抗病性。
常见问题
Executive Industry Relevance
Accurate pathogenicity assessment is critical for identifying disease-resistant crop lines in agricultural biotechnology. This needle injection method enables reproducible delivery of Ustilago maydis, supporting target validation in plant-pathogen interaction studies. The approach facilitates phenotypic screening and mechanistic de-risking for breeding programs focused on biotrophic pathogen resistance.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of host-pathogen interactions through controlled pathogen delivery.
- Operational Value: Provides standardized inoculation for consistent resistance reaction scoring.
- Predictive Value: Supports identification of resistant lines for downstream breeding and trait validation.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative resistance reaction ratings (1-5 scale) for phenotypic screening.
- Operational Value: Ensures reproducible pathogen delivery between plant leaves, reducing variability.
- Scalability: Compatible with high-throughput inoculation of large plant populations (e.g., 700 plants).
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Links resistance phenotypes to genetic introgression lines for breeding applications.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables selection of resistant teosinte and maize-teosinte lines for trait stacking.
- Mechanistic De-risking: Clarifies susceptibility vs. resistance phenotypes via visual symptom scoring.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by enabling hypothesis testing of resistance mechanisms in plant lines prior to lead identification stages.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by isolating pathogen delivery as an independent variable.
- Screening: Delivers standardized inoculum for assay-ready biological systems.
- Analytics: Provides ordinal resistance scores (DPI 7,10,14,21) for quantitative trait correlation.
- Translational Research: Connects resistance reactions to genetic backgrounds in introgression lines.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating multiple pathogen strains across germplasm panels.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in pathogenicity assays through direct stem injection.
- Operational Value: Eliminates pathogen penetration barriers, improving infection consistency.
- Strategic Value: Increases confidence in resistance calls by comparing experimental vs. control phenotypes.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of resistant lines for breeding pipeline advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in aseptic fungal culture preparation and plant handling.
- Dependent on sterile syringe and needle instrumentation for precise inoculation.
- Necessitates growth chamber standardization for reproducible environmental conditions.
- Involves adaptation considerations for different plant developmental stages and genotypes.
- Limited to stem injection applicability; not suitable for foliar or root-specific pathogenicity assays.
