Surveillance de la colonisation bactérienne et de l'entretien des racines d'Arabidopsis thaliana dans un système hydroponique flottant

Résumé

Ici, nous décrivons un analyse de croissance des plantes hydroponiques pour quantifier la présence des espèces et visualiser la répartition spatiale des bactéries lors de la colonisation initiale des racines des plantes et après leur transfert dans différents environnements de croissance.

Résumé

Les bactéries forment des microbiomes rhizosphèrecomplexes façonnés par des microbes en interaction, des organismes plus gros et l'environnement abiotique. Dans des conditions de laboratoire, la colonisation de la rhizosphère par des bactéries favorisant la croissance des plantes (PGPB) peut augmenter la santé ou le développement de plantes hôtes par rapport aux plantes non colonisées. Cependant, dans les milieux de terrain, les traitements bactériens avec PGPB souvent ne fournissent pas d'avantages substantiels aux cultures. Une explication est que cela peut être dû à la perte de la PGPB lors d'interactions avec les microbes du sol endogène au cours de la durée de vie de la plante. Cette possibilité a été difficile à confirmer, puisque la plupart des études se concentrent sur la colonisation initiale plutôt que sur le maintien du PGPB dans les communautés de rhizosphère. On suppose ici que l'assemblage, la coexistence et le maintien des communautés bactériennes sont façonnés par les caractéristiques déterministes du microenvironnement de la rhizosphère, et que ces interactions peuvent avoir un impact sur la survie du PGPB dans les milieux indigènes. Pour étudier ces comportements, un analyse hydroponique de croissance des plantes est optimisée en utilisant Arabidopsis thaliana pour quantifier et visualiser la distribution spatiale des bactéries lors de la colonisation initiale des racines des plantes et après le transfert vers une croissance différente Environnements. La reproductibilité et l'utilité de ce système sont ensuite validées avec le PGPB Pseudomonas simiaebien étudié. Étudier comment la présence de plusieurs espèces bactériennes peut affecter la dynamique de colonisation et d'entretien sur la racine de la plante, une communauté modèle de trois souches bactériennes (un Arthrobacter, Curtobacterium, et Microbacterium espèces) à l'origine isolée de la rhizosphère A. thaliana est construite. Il est démontré que la présence de ces diverses espèces bactériennes peut être mesurée à l'aide de cet analyse hydroponique de la mainntuence des plantes, qui offre une alternative aux études communautaires bactériennes basées sur le séquençage. De futures études utilisant ce système pourraient améliorer la compréhension du comportement bactérien dans les microbiomes végétaux multispécifiques au fil du temps et dans les conditions environnementales changeantes.

Introduction

La destruction des cultures par les maladies bactériennes et fongiques entraîne une baisse de la production alimentaire et peut gravement perturber la stabilité mondiale¹. Sur la base de la découverte que les microbes dans les sols suppressifs sont responsables de l'augmentation de la santé des plantes², les scientifiques ont demandé si le microbiome végétal peut être exploité pour soutenir la croissance des plantes en modifiant la présence et l'abondance de particulier espèces bactériennes³. Les bactéries qui aident à la croissance ou au développement des plantes sont collectivement appelées bact....

Protocole

REMARQUE : La configuration expérimentale est décrite pour plus de clarté et utilisée pour générer les résultats représentatifs inclus dans ce rapport, mais les conditions peuvent être modifiées comme vous le souhaitez. Toutes les étapes doivent être effectuées à l'aide de l'EPI et en suivant les reccomendations institutionnelles et fédérales pour la sécurité, selon le statut BSL des bactéries utilisées.

1. Caractérisation des bactéries

1. Déterminer la morphologie des bactéries sur la plaque d'agar moyenne de croissance. Resuspendre les cellules à un OD approximatif_{de 600} à 0,5 et plaquer un volume de 1 L sur le milieu d'....

Résultats

Le PGPB P. simiae WCS417r bien caractérisé est connu pour coloniser les racines de A. thaliana dans la culture hydroponique. Cette bactérie naturellement fluorescente peut facilement être visualisée à l'aide de microscopie sur les racines des semis après la colonisation (figure 2). Bien qu'il soit possible d'imaginer toute la longueur de ces racines de semis A. thaliana (4 à 6 mm de longueur), cela prendrait un temps prohibitif pour.......

Discussion

Les plantes dans tous les environnements interagissent avec des milliers à des millions de bactéries et de champignons différents^5,7. Ces interactions peuvent avoir un impact négatif et positif sur la santé des plantes, avec des effets potentiels sur le rendement des cultures et la production alimentaire. Des travaux récents suggèrent également que la colonisation variable des cultures par les PGPB peut expliquer la taille imprévisible des plantes et le rendement.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Matériaux requis
1,5 mL Tubes Eppendorf	n’importe quel	N/A
Plaques à 24 puits	BD Falcon	1801343
Aeraseal	Excel	BE255A2
Autoclave	tout	N/A
Bactéries d’intérêt	tout	N/A	Stocké à - 80? C dans 40 % de glycérol préféré
BactoAgar	BD	2306428 ; REF 214010
décolorant	tout	N/A
Conviron	n’importe quel	N/A	Journée courte Lumière-Obscurité Cycles : 460-600 & micro ; moles/m² ;/s réglé à 9/15 heures lumière/obscurité à 18/21 ? C, avec prise de courant intérieure
Dessicator Bocal : verre ou plastique lourd	tout	S.O
Éthanol	tout	S.O
Flamme	tout	S.O
Pinces	tout	S.O
		.	À température optimale pour la croissance des bactéries spécifiées
Acide chlorhydrique	tout	S.O
Lennox LB Bouillon	RPI	L24066-1000.0
Microcentrifugeuse	tout	N/A
Micropipeteurs	tout	N/A	Volumes 5 µ ; L à 1000 & micro ; L
Microscope (de préférence à fluorescence)	tout	N/A	Pourrait être léger si la meilleure définition n’est pas importante
MS Sels + MES	RPI	M70300-50.0
Agitateur de plaque orbitale	tout	N/A	Capable de fonctionner à 220 tr/min pendant au moins 96 heures
Boîtes de Pétri	n’importe quel	N/A	Volume total de 50 mL
Réservoirs	tout	N/A
Spectrophotomètre	tout	S.O
Perforation standard	N	/D N/D	Diamètre du poinçon d’environ 7 mm
Eau stérile	N	/A
Ruban chirurgical	3M	MMM1538-1
Maille de téflon	McMaster-Carr	1100t41
Échosoniseur	n’importe quel	N/A
Vortex Mixer	n’importe quel	N/A
X-gal	GoldBio	x4281c	autres fournisseurs disponibles
Matériaux suggérés
24 Accessoire d’ultrasoniseur à broches	tout	N/A	Pour soniser plusieurs échantillons à la fois. Peut être fait individuellement
Alumaseal II	Excel Scientific	FE124F
Perles de verre	n’importe quel	N/A
Multipetter/Repetter	tout	N/A
Plaques stériles à 96 puits	n’importe quel	N/A	Pour les dilutions en série. Peut être remplacé par des tubes eppendorf
Biological Materials Used
Arabidopsis thaliana	graines tout	N/A	Nous recommandons Arabidopsis Biological Resource Center pour les stocks de semences
Arthrobacter nicotinovorans			Levy, et al. 2018
Curtobacterium oceanosedimentum			Levy, et al. 2018
Microbacterium oleivorans			Levy, et al. 2018
Pseudomonas simiae WCS417r			Publié dans un système similaire dans Haney, et al. 2015. Souche utilisée développée dans Cole, et al. 2017

Scientific . . . . Incubateur n’importe quel S.O..