细菌附着在实验室测量的植物表面
June 19th, 2018
本文介绍了一种简单的方法来测量和表征细菌对植物的黏附力, 特别是根和芽。
该程序的总体目标是观察细菌与植物表面结合的测量。这种方法可以回答植物病理学和食品安全方面的重要问题。特别是，它可以回答有关细菌如何与植物表面结合以及如何去除它们的问题。
这种技术的主要优点是简单、快速且便宜。要制备在水中生长的幼苗，请将少量种子放入 30、50、100 或 150 毫升的玻璃烧杯中。这里使用西红柿种子。
用 80% 乙醇覆盖种子并短暂旋转。然后让种子浸泡一分钟。倒出乙醇，将种子浸入 50% 商业漂白剂和 0.1%Triton X-100 和自来水的溶液中。
如果种子很大，如豆子，请让种子浸泡 20 分钟或更长时间。倒出漂白剂混合物，用无菌水清洗种子 3 次，每次清洗让种子在水中浸泡 1 分钟。将种子和少量水倒入无菌培养皿中，并在黑暗中孵育种子，直到幼苗达到所需的大小，在 1 厘米到 10 厘米之间。
为了准备在沙子中生长的种子或幼苗，在对种子和种植材料进行消毒后，根据文本协议用细菌接种种子或幼苗。使用无菌玻璃棒，在沙子上挖一个浅孔，刚好足够深，将种子放在表面以下。将种子放入洞中，并用一层薄薄的沙子覆盖。
然后使用密封膜密封容器顶部，以防止水分流失和额外微生物进入。在实验室中或在光照下或在温室中以适合植物种类和日长的温度和日长种植植物。将幼苗种在沙子里。
使用无菌玻璃棒打孔。然后用无菌不锈钢钩针小心地将根部引导到孔中，并用沙子填充孔的侧面。根据文本方案将植物与细菌孵育后，将其放入显微镜载玻片上的一滴水或孵育培养基中，制备用于显微镜的样品，并直接观察。
如果没有可见的游离细菌，则可能已经发生细菌死亡或细菌与进行孵育的容器结合。将样品放入小瓶液体中，然后轻轻倒置样品瓶，用水或孵育培养基洗涤样品。然后将样品放在新鲜液体中的显微镜载玻片上进行观察。
要安装样品，请使用普通盖玻片。如果样品很厚并形成凸起，请将液体和样品加入压力机的孔中，盖上盖玻片，盖玻片的边缘有一圈橡胶或塑料环。将载玻片放在顶部并轻轻向下按压以将盖玻片密封到载玻片上。
倒置载玻片以检查样品。或者，以类似的方式使用藻类计数载玻片和盖玻片，并以不超过 20 倍的放大倍率观察。要确定在沙子中生长的植物中发现的活细菌的数量，首先从容器的顶部和底部去除密封材料。
将容器放在一张无菌纸上，轻轻地将容器敲击表面以松开沙子，然后轻轻地将装有植物的沙子从容器中提起。当沙子和植物在纸上自由时，将沙子从中间劈开，露出植物根部。如果需要，从容器边缘附近和根部附近采集沙子样本。
这可能有助于确定细菌的传播、积累和生长。将根部浸入一定体积的水或缓冲液中，然后轻轻摇晃，捡起根部，去除松散粘附的沙子和细菌。通过将所得悬浮液接种在合适的培养基（如 luria琼脂）上，确定所得悬浮液中细菌的活细胞计数。
这表示与根松散相关的细菌数量。最后，通过超声处理去除紧密结合的细菌并确定其数量。该图显示了两种不同的纤维素减去突变对细菌在番茄根部定植能力的影响。
尽管一些测量的标准偏差高达 10 的 0.9 对数碱基，但纤维素减去突变体的结合减少显然很明显。在该实验中，测量了在无法制造各种胞外多糖的突变体中与野生型大肠杆菌 0157：H7 的苜蓿芽的结合。在这两种菌株中，聚 β 一 6 葡萄糖醛酸 （PGA） 的产生似乎对致病性大肠杆菌与植物表面的结合做出了最大的贡献。
椰糖酸在结合中也起着重要作用。在这里，两种无法与植物表面结合的细菌菌株被改造成产生 PGA，以确定它是否足以导致细菌与番茄根部结合。在 A.tumefaciens A1045 的情况下，PGA 导致细菌单独结合到根表面。
另一方面，S.meliloti 以大簇结合，其中只有少数细菌直接附着在根上，而大多数细菌附着在其他细菌上。掌握后，该技术可以在不到 1 小时的时间内完成初始设置，加上孵育时间，以及 10 分钟到 1 小时的评分时间，具体取决于样品。在尝试此程序时，重要的是要记住细菌几乎可以粘附在任何表面上。
看完这个视频后，你应该对如何观察细菌与植物表面的结合有了很好的了解。确定细菌在植物上结合的位置并确定结合的细菌数量。不要忘记，如果您使用人类病原体执行这些程序，该程序可能非常危险，因此应始终采取预防措施，例如在安全罩中工作和戴手套。
概述
本文介绍了一种简单的方法来测量和表征细菌附着在植物表面，特别是根和芽上的方法。该技术快速、简便且经济实惠，适合用于植物病理学和食品安全研究。
关键研究组成部分
科学领域
- 植物病理学
- 微生物学
- 食品安全
背景
- 细菌附着在植物上可能影响植物健康和食品安全。
- 了解细菌如何粘附在植物表面对制定减少污染的策略至关重要。
- 这种方法允许观察和测量细菌结合。
- 它提供了从植物表面去除细菌的见解。
研究目的
- 观察并测量细菌与植物表面的结合。
- 回答与植物病理学中的细菌粘附相关的问题。
- 探索从植物中去除细菌的方法。
使用的方法
- 使用灭菌技术准备幼苗。
- 用细菌接种种子或幼苗。
- 用显微镜观察细菌附着。
- 活细胞计数来评估根部的细菌存在。
主要结果
- 该方法有效地展示了细菌与植物表面的结合。
- 不同的细菌菌株显示出不同的附着能力。
- 特定胞外多糖的产生影响细菌结合。
- 结果表明某些突变对细菌附着的重要性。
结论
- 这种技术对于研究细菌与植物的相互作用很有价值。
- 它可以在一小时内完成，使其对研究人员来说很高效。
- 在处理人类病原体时需要采取安全预防措施。
常见问题
Executive Industry Relevance
This method enables early-stage assessment of bacterial adhesion mechanisms relevant to food safety and plant pathology, supporting target validation in antimicrobial development. By quantifying binding under controlled conditions, it provides mechanistic insights that inform lead identification for anti-adhesion strategies. The approach offers a scalable, reproducible system for evaluating compound effects on pathogen-plant interactions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by measuring how bacterial surface polysaccharides contribute to adhesion.
- Operational Value: Enables rapid screening of mutant strains to de-risk targets involved in biofilm formation.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying adhesion factors with significant impact on colonization.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Produces quantitative adhesion data via microscopy and viable counts for assay standardization.
- Operational Value: Uses inexpensive, accessible materials suitable for high-throughput adaptation.
- Reproducibility: Supports consistent readouts across laboratories for cross-functional collaboration.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Links in vitro adhesion findings to preclinical models of pathogen persistence.
- Mechanistic De-risking: Clarifies whether inhibitors act on bacterial or plant components to guide target selection.
- Predictive Confidence: Enables assessment of binding inhibition under variable conditions mimicking physiological environments.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within early discovery workflows, informing lead identification through mechanistic evaluation of adhesion factors before advancing to preclinical efficacy studies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of adhesion genes and pathway clarification via mutant analysis.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible outputs for evaluating compound libraries or genetic modifications.
- Analytics: Generates measurable endpoints (binding levels, inhibition rates) to compare experimental conditions.
- Translational Research: Connects adhesion mechanisms to preclinical models of colonization and persistence.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for assessing anti-adhesive agents across multiple pathogen-plant systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in adhesion pathways.
- Operational Value: Promotes standardization and scalability through simple, low-cost procedures.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying high-impact targets early, reducing late-stage failure risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of anti-adhesion candidates based on binding inhibition data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microbiological techniques and sterile handling.
- Needs standard light microscopy and plating equipment for viable counts.
- Demands standardization across teams for consistent sample preparation and scoring.
- Must account for variability in plant material and incubation conditions.
- Limited to observable adhesion; does not capture molecular kinetics or real-time dynamics.
