ההרס של פלחה ידי זרעים מדביק פטריות גרם מאמצי מחקר רבים כדי להבין טוב יותר הצמח לפתוגן אינטראקציות. ללמוד זרעים פטרייתיים אינטראקציות במעבדה להגדרה, פיתחנו שיטה חזקים כימות של רבייה ביומסה פטרייתי, וזיהום mycotoxin באמצעות bioassays ליבה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
ההרס של פלחה ידי זרעים מדביק פטריות גרם מאמצי מחקר רבים כדי להבין טוב יותר הצמח לפתוגן אינטראקציות. ללמוד זרעים פטרייתיים אינטראקציות במעבדה להגדרה, פיתחנו שיטה חזקים כימות של רבייה ביומסה פטרייתי, וזיהום mycotoxin באמצעות bioassays ליבה.
ריקבון של דגנים על ידי הזרע, מדביק פטריות מהווה אחד האתגרים הכלכליים הגדולים ביותר ברחבי העולם ייצור דגני בוקר, שלא לדבר על סיכון רציני לבריאות האדם ובעלי חיים. בין ייצור דגנים, תירס הוא לטעון את היבול הנגוע ביותר, עקב פתוגן המושרה הפסדים שלמות תבואה זרע זיהום mycotoxin. שני mycotoxins הנפוצים ביותר ובעייתי עבור מגדלי תירס ומוצרי מזון מעבדים מזון הם אפלטוקסין ו fumonisin, המיוצר על ידי Aspergillus flavus ו verticillioides Fusarium, בהתאמה.
מחקרים שנעשו לאחרונה במפעל לפתוגן אינטראקציות מולקולריות הראו הבטחה בהבנת מנגנונים ספציפיים הקשורים תגובות צמחים לזיהום פטרייתי וזיהום mycotoxin 1,2,3,4,5,6. כי מעבדות רבות משתמשות מבחני ליבה ללמוד הצמח לפתוגן אינטראקציות, יש צורך בשיטה אחידה לכימות פרמטרים ביולוגיים שונים, כךתוצאות של מעבדות שונות ניתן לחצות, לפרש. עבור אמצעי חזקים לשעתקו עבור ניתוחים כמותיים על זרעים, פיתחנו ב-Lab מבחני ליבה ושיטות הבאים לכמת הצמיחה ביומסה פטרייתי, וזיהום mycotoxin. ארבעה גרעיני תירס מעוקרים הם מחוסן ב צלוחיות זכוכית עם מתלה פטרייתי (10 6) מודגרת למשך פרק זמן מוגדר מראש. צלוחיות מדגם יבחרו מכן על ידי ניתוח ביומסה hemocytometer, ergosterol מבוסס על ספירה של נבגים על ידי כרומטוגרפיה נוזלית בעל ביצועים גבוהים (HPLC), כימות אפלטוקסין באמצעות שיטה fluorometer AflaTest, וכימות fumonisin ידי HPLC.
1. ליבה תירס המבדק
הערה: זרעים או פטריות אחרות מאלו המתוארות במסגרת שיטות אלו, כמות הבידוד הנדרש עשויים להיות שונים ויש נגזרת באופן ניסיוני.
2. נבגי ספירת
3. אפלטוקסין כימות
הערה: בעת שימוש בפרוטוקול Aflatest FGIS, מדידה מ fluorometer מחושב על בסיס של 50 גרם הראשונים של המדגם שחולצו ל -100 מ"ל. אם לוקחים בחשבון דילול של המדגם עם מים, 1 מ"ל להחיל עמודה מייצגת 0.166 גרם של המדגם. לכן, כאשר שינוי פרוטוקול, אתה צריך לקחת בחשבון את הבדלי גודל המדגם והפתרון החילוץ הראשוני. כך, למשל, 2 גרם של גרעינים מופקים ב 20 מ"ל מתנול 80%. זה 0.1 גרם / מ"ל. כאשר 1 מ"ל של דגימה זו הוא מעורבב עם 2 מ"ל מים, שיעור מדגם בנוזל עכשיו 0.033 גרם / מ"ל. אם מדגם זה נותן קריאה fluorometer של ppb 100, ריכוז בפועל מבוסס על שיעור של מדגם 0.166, כלומר, ppb = (0.166 X 100 גרם ppb) / 0.1 גרם), או 166 ppb. עבור אפלטוקסין quantifi אלטרנטיביתשיטות קטיון, ראה התייחסות 7.
4. Fumonisin B1 (FB1) ניתוח
5. Ergosterol ניתוח
6. נציג תוצאות
בעקבות חיסון ו הדגירה בתא לחות על שניים עד שלושה ימים, גידול פטרייתי צריך להתחיל להופיע על הגרעינים. שבעה ימים שלאחר הטיפול, גידול צמח על צמחים שטופלו צריך להיות בבירור, whilפקדי דואר מדומים צריך להיות נגוע (איור 1 ב, למעלה). תקופות של דגירה עוד הם תורמת לצמיחה צמח שופע יותר (איור 1 ב ', למטה). בתנאים המתוארים לעיל (איור 2G), א ' flavus wild-type NRRL 3357 ערכים מרביים המוצגים של קולוניזציה, הצטברות אפלטוקסין, וייצור נבגים בבית 8, 6, ו 8 ימים, בהתאמה (איור 2, AC). עם זאת, כאשר זיהום mycotoxin ו conidiation הושוו ליחידת ergosterol, הרמות הגדולים ביותר נצפו ב 4 ו 6 ימים, בהתאמה (איור 2, DE). איור 2F מסכם אלה פטרייתיים ביומסה תלויי היותר בעלי ערך תצפיות. מעניין לציין, כי בין 4-6 ימים לאחר חיסון, הגרעינים עוברים השפלה חומצות גרעין, כפי שניתן לראות על ידי RNA הכולל דוגמאות על קורס בזמן (איור 2H, למטה).
מספר מחקרים, כולל שלנו, יש examinאד פ verticilliodies על זיהום גרעיני תירס 2,8,9,10,11,12 ומשמש בהצלחה 7-13 ימים עם הזמן נקודות לתצפיות. שימוש בשיטות המתוארות להלן, fumonisin רמות נע בין 3,500-8,000 ng / g טווח הקרנל 4,13 ורמות ergosterol של 5,000-10,000 ng / g הקרנל 14,13. איור 3 מציג פסגות נציג עבור fumonisin (למעלה) ו ergosterol (התחתון ) מ-HPLC chromatograms. מדידת ergosterol יכול גם להיות דרך ספקטרום ספיגת 15.

באיור 1. תרשים זרימה כימות של ביומסה sporogenesis פטרייתי, וייצור mycotoxin ותוצאות נציג לצמיחה צמח מ bioassays ליבה. א) תרשים זרימה מתאר את השיטה המתוארת על כימות של פרמטרים ביולוגיים בסיסיים להערכת הפתוגנזה פטרייתי על גרעיני תירס. ב) נציגהתוצאות עבור bioassays ליבה. למעלה, א flavus (NRRL3357) גידול צמח על גרעיני תירס ברקע הגנטי B73. הזרעים היו מחוסן עם 200 μl של 10 נבגים 6 / mL והתמונות נלקחו 7 ימים חיסון הודעה. בתחתית, פ verticillioides מחוסן הגרעינים ברקע B73 13 יום שלאחר זיהום. הגרעינים היו מחוסן עם 200 μl של 10 6 נבגים למ"ל.

2. איור אספרגילוס הקרנל flavus המבדק זמן כמובן. B73 הגרעינים היו מחוסן עם μl 200 של 10 מ"ל / 6 נבגים אספרגילוס ההשעיה flavus הנבגים ו מודגרת למשך 2-8 ימים (G). כל הערכים נקבעו לעומת ממוצע משקל יבש של 4 גרעיני (n = 3-4, ממוצע ± SE). א) ההתיישבות (על בסיס ergosterol), (ב) אפלטוקסין, ו (ג) conidiation היו לכמת בשיטות שתוארו לעיל. E) ו אפלטוקסין (F) conidiation מוצגיםכפונקציה של ביומסה פטרייתי, כפי שהיא נמדדת באמצעות ה ergosterol. F) ערכים מרביים עבור ergosterol, הצטברות אפלטוקסין, ו conidiation כפונקציה של ביומסה פטרייתי - ערכים מרביים עבור כל כמות ציין נקבע על 100%. (ג) 1 מיקרוגרם לכל נתיב של RNA הכולל כמובן בזמן.

איור 3. הנציג העליון נוזלי ביצועים כרומטוגרפיה (HPLC) chromatograms עבור fumonisin B1 (למעלה) ו ergosterol (למטה) מבודד גרעינים נגועים verticillioides Fusarium (M3125).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטות שתוארו כאן נבדקו בהרחבה הוכיחה להיות חזקים בדור של תוצאות לכימות להתיישבות sporogenesis פטרייתי, וייצור של mycotoxins. יתר על כן, שיטות אלה צריכות לחול על זרעים של מיני צמחים אחרים, כי הם רגישים לזיהום עם פטריות mycotoxigenic (כגון בוטנים, חיטה, כותנה, פיסטוקים וכו '). למפעל לפתוגן ניתוחים המוסמכות אינטראקציה, זוהי חובתו של הזרעים לשמר אותם. האתר פצע קטן בצד העובר של הקרנל מאפשר זיהום תוך שמירה על יכולת הקיום של זרע.
מבחני ליבה הפועלות ביעילות הוכחו תוצאות מקבילות מהשדה. ב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין לי מה לחשוף.
אנו רוצים להודות ברנדון הסאט וקרלוס אורטיז לקבלת סיוע טכני שלהם. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים NSF IOB-0544428, IOS-0951272, ו IOS-0925561 ד"ר מיכאל Kolomiets, ועל ידי משרד החקלאות המכון הלאומי המזון והחקלאות (NIFA), גידול הצמח AFRI וחינוך גרנט # 2010-85117 ל -20,539 בני הזוג. סת מוריי, תומאס Isakeit, ו Kolomiets מייקל.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שם מגיב | חברה | קטלוג # | |
| דקסטרוז אגר תפוחי אדמה | פישר Scientifc | S71659A | |
| Tween-20 | פישר Scientifc | BP337-100 | |
| הדגירה מיכל פלסטיק | Sterilite | 1713LAB06 | |
| ממחה | Vicam | 20200 | |
| 24 ס"מ מחורץ מסנן ניירות | Vicam | 31240 | |
| 1.5 מיקרומטר זכוכית microfibre | Vicam | 31955 | |
| Afla טור מבחן | Vicam | G1024 | |
| Afrla מפתחים מבחן | Vicam | 32010 | |
| מתנול | Vicam | 35016 | |
| אצטוניטריל | פישר Scientifc | AC14952-0025 | |
| אתנול | פישר Scientifc | AC39769-0025 | |
| C-18 בשלב מוצק החילוץ עמודה (הכנה ספטמבר טור SPE C18) | פישר Scientifc | 60108-304 | |
| O-phthalaldehyde (OPA) | סיגמא כימית Co | 79760-5G | |
| בור חומצה | פישר Scientifc | BP168-500 | |
| נתרן borate | פישר Scientifc | RDCS0330500 | |
| Mercaptoethanol | פישר Scientifc | 45-000-231 | |
| Shimadzu HPLC LC-20AT (משאבה) | Shimadzu מכשירים מדעיים, Inc | LC-20AT | |
| Zorbax ODS עמודה (4.6x150mm) | Agilent Technologies | 443905-902 | |
| Shimatzu RF-10Axl גלאי הקרינה | Shimadzu מכשירים מדעיים, Inc | RF-10AXL | |
| סודיום פוספט | פישר Scientifc | AC38987-0010 | |
| FB1 תקני | סיגמא כימית ושות' | F1147-במינון של 1 | |
| כלורופורם | VWR | MK444410 | |
| מזרק 13 מ"מ מסנן עם קרום 0.45 ניילון אום (HPLC) | חיים מל המדע | 4426 | |
| Ergosterol | Sigma-Aldrich | 45480-F-50 גרם | |
| נצנץ בקבוקונים | VWR | 66021-602 | |
| סודיום כלוריד | Vicam | G1124 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.