2021年3月9日
我们介绍一种构建简单孢子分布系统的方案,该系统由一个带有约50 µm孔径筛网的接种箱和一个透明塑料培养室组成。该装置可用于将白粉病孢子均匀地接种到植物上,从而能够准确且可重复地评估所研究植物的病害表型。
白粉病是一种重要的植物病害。准确判断其病害表型需要对病原体进行均匀接种。由于现有方法效率较低,我们开发了本实验方案。
我们的孢子接种方法可轻松实现均匀接种,且操作简便、可扩展性强。因此,任何从事白粉菌研究的实验室均可轻松采用此方法。研究人员还可将网筛固定在纸板箱上,用于孢子接种。
如何将孢子震落并刷过筛网是关键步骤,因此通过视频演示可能非常有帮助。对于本实验方案,需准备一卷50 µm尼龙膜筛网或48 µm不锈钢筛网。
使用中等密度的胶合板,裁切出 24.5×10 英寸和 12×10 英寸的木板,用于制作接种箱。若要制作带网孔的可拆卸顶盖,将长条形木方裁成两组,长度分别为 26 英寸和 12.75 英寸,然后用胶水粘合并用钉子将四段木方固定在箱体四周。
取亚克力板,使用八个角夹将所有亚克力板组装成一个盒子。在盒子亚克力板的前侧切割一个7×2英寸的开口窗。为制备新鲜的白粉菌孢子作为接种物,将洁净的拟南芥免疫缺陷型pad4-1突变体植株置于22°C、相对湿度65%的生长室中培养六至八周。
在标准育苗盘中培育植株,以确定其感染表型。接种部分或全部 pad4-1 植株,以获得充足的活体白粉菌孢子。当获得来自感病植株的新鲜孢子后,将一盘植株移入接种室内的接种箱中,进行感染试验。
剪下15至20片严重感染的拟南芥叶片,如果有冷凝水,需先让其干燥。用一对长镊子将一到两片叶片倒置夹住,并用一只手握住。然后将双手穿过接种室的开口,用剪刀轻轻敲击镊子的手柄,同时缓慢地在接种箱上安装的网筛上方移动叶片。
使用精细的扇形混合刷,以不同方向将孢子刷过整个筛网表面,以最大限度地将孢子均匀分布在植株上。用刷子轻轻拍打筛网数次,使卡在筛网中的孢子脱落。待孢子沉降后,将接种后的植株连同育苗盘从接种箱中移出。
用塑料罩盖住培养盘,并将其置于22摄氏度、相对湿度65%的生长室中。接种后5天或8至12天可进行病害表型分析。通过移除纸箱的顶部和底部,用胶带固定箱角以加固,并在顶部用胶水安装一个50微米的网筛,将纸箱改造成接种箱。
将装有植物的托盘移入接种室,并将较小的接种盒放在托盘上以覆盖植物。然后震落并刷下孢子。制作一个略大于培养皿的微型接种盒。
将平板置于4°C冰箱中保存至使用。对每株待测植物,从叶柄基部切取一至两片完全展开的叶片。将离体叶片的叶柄以30度角插入琼脂培养基中。
在接种室内接种叶片,并将带盖的培养皿转移至生长室。为评估感染表型,于接种后四至五天将叶片转移至新鲜的无菌MS琼脂平板。在将叶片插入新鲜琼脂培养基前,剪去叶柄基部。
在接种后第八或第九天评估疾病表型。显微分析显示,培养皿底部载玻片上的孢子分布均匀。在低剂量接种后,六个不同位置的孢子密度计算结果显示无显著差异。
在使用孢子进行大量接种后,也获得了类似的结果。在大量接种后的第12天,检测了不同植物基因型之间的接种均匀性。与野生型植株哥伦比亚0(Columbia 0)相比,pad4-1植株表现出更强的疾病敏感性。
使用接种后约10天在感病植株上产生的足量新鲜孢子非常重要,因为新鲜孢子更容易脱落,且更易建立定殖。白粉菌仅定殖于植物表皮细胞。通过剥离表皮或激光显微切割分离受白粉菌侵染的细胞,将有助于更精准地开展宿主响应的转录组学和蛋白质组学研究。
该方法将帮助研究人员更高效地确定白粉病感染表型,从而促进对植物白粉病互作更有效的功能研究。
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本文介绍了一种安全、高效且可重复的系统,用于对感染白粉菌(一种活体营养型真菌病原体)的拟南芥植株进行疾病表型分析。该实验方案针对实现均匀接种和准确评估疾病表型所面临的挑战,提供了构建和使用专用接种设备的详细步骤,以改善植物-病原体互作研究中的实验结果。
准确且可重复的疾病表型鉴定是植物-病原体研究中的关键瓶颈,直接影响靶点验证和功能研究的预测可信度。该灵活的接种系统可实现标准化且均匀的孢子递送,用于白粉病感染,支持在早期发现流程中进行可靠的假设检验和机制风险评估。其适应性和可扩展性使其成为转化植物免疫研究和作物保护研发中可重复利用的技术手段。
这种接种方法可无缝整合到植物病害研究流程中,从早期发现到先导物鉴定及临床前验证均可适用。