הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

לחקור את השורש Microbiome: שליפת נתונים הקהילה חיידקי מן האדמה, Rhizosphere, Endosphere שורש

26.8K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/57561

⸱

2 במאי 2018

 ,  ,  , 

במאמר זה

סיכום

כאן, אנו מתארים את פרוטוקול להשיג אמפליקון רצף נתונים של קרקע, rhizosphere, microbiomes endosphere השורש. מידע זה יכול לשמש כדי לחקור את הרכב ואת הרב-גוניות של צמח-הקשורים קהילות מיקרוביאלי, מתאים לשימוש עם מגוון רחב של מיני צמחים.

תקציר

האינטראקציה אינטימי בין המארח צמחים ומיקרואורגניזמים המשויך הוא קריטי לקביעת כושר צמח, שיכול לטפח עמידות משופרת בפני והאביוטיים לחצים ומחלות. ככל microbiome הצמח יכול להיות מאוד מורכבות, בעלות נמוכה, תפוקה גבוהה שיטות כמו מבוססי אמפליקון רצף של הגן rRNA מטוסי אף-16 לעיתים קרובות המועדפת על אפיון הרכב מיקרוביאלי והמגוון שלה. עם זאת, הבחירה של המתודולוגיה המתאימה כאשר עורכים ניסויים אלה חיוני להפחתת הטיות שיכולים לעשות ניתוח והשוואות בין מחקרים ודוגמאות קשה. פרוטוקול זה מתאר בפירוט מתודולוגיה מתוקננת מספקת כדי להפוך את אוסף מן האדמה, rhizosphere, ודוגמאות שורש החילוץ של ה-DNA. בנוסף, אנחנו לסמן קו 16 ומבוססת rRNA אמפליקון רצף צינור המאפשר עבור חקר ההרכב של קהילות חיידקי בדגימות אלה, ולא ניתן להתאים בקלות עבור גנים סמן אחרים. צינור זה אומתה למגוון רחב של מיני צמחים, כולל סורגום, תירס, חיטה, תות שדה, אגבה, והוא יכול לעזור להתגבר על בעיות הקשורות לזיהום של צמח organelles.

מבוא

צמח-הקשורים microbiomes מורכב דינאמי ומורכב קהילות מיקרוביאלית של חיידקים ארכאונים, וירוסים, פטריות, מיקרואורגניזמים אחרים האיקריוטים. בנוסף תפקידם למד היטב בגרימת מחלות צמחים, חיידקים הקשורים צמח יכול גם להשפיע לטובה על בריאות הצמח על ידי שיפור עמידות בפני לחצים ביוטיים, והאביוטיים קידום זמינות חומרי הזנה, שיפור צימוח דרך הייצור של phytohormones. מסיבה זו, קיים עניין מיוחד באפיון taxa מקשר עם הצמח שורש endospheres, rhizospheres את האדמה שמסביב. בעוד כמה חיידקים יכולים להיות בתרבית בבידוד במדיה שנוצר מעבדה, רבים לא ניתן, בין השאר כי הם עשויים מסתמכים על יחסי סימביוזה עם חיידקים אחרים, גדלים באיטיות, או דורשים תנאים שלא ניתן לשכפל בסביבת מעבדה. בגלל זה עוקף את הצורך בט....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. איסוף והפרדה של שורש Endosphere, Rhizosphere, דגימות אדמה

  1. לפני הכניסה למגרש, תא לחץ מים הנדסה גנטית (לפחות 90 מ"ל של מים עבור דגימה) לחטא. להכין אפיפיט הסרת מאגר (לפחות 25 מ לכל דגימה) על-ידי הוספת 6.75 גרם2פו ח'4, 8.75 g K-2-HPO-4ו- 1 מ"ל של טריטון X-100, 1 ליטר של מים סטריליים. לעקר את המאגר באמצעות מסנן ואקום עם גודל הנקבוביות מיקרומטר 0.2.
    1. לקבלת צעדים 1.2 עד 1.5, לבשו כפפות נקי מחוטא עם אתנול בכלל פעמים והחלף את הכפפות בין כל מדגם למניעת זיהום. לעקר את כל הציוד עם 70% אתנול, תנקה כל הציוד בין הדגימות. לפני דגימה, לקבוע את עומק דגימה מיטבי עבור הניסוי שלך, להיות עקבי עם כל האוספים אדמה ושורש.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

ביצוע הפרוטוקול המומלץ יביא dataset הקריאות לזווג-קצה באינדקס שניתן מתאימים לחזור כל דגימה או שהוקצו או בקטריאלית ביחידות תפעוליות בטקסונומיה (OTU) או רצף המדויק משתנה (אשד מזרקות, המכונה גם אמפליקון רצף variant (ASV) ויחידת תפעולי בטקסונומיה (sOTU)), בהתאם לניתוח במורד הזרם. על מנת לקבל נתונים רצף איכותי, חייבים להקפיד בכל שלב כדי לשמור על עקביות בין דגימות ולצמצם את המבוא של כל הטיה אפשרית במהלך עיבוד הדגימה או ספריית הכנה. לאחר איסוף, עיבוד, חילוץ DNA דגימות (שלבים 1 ו- 2), eluate שנוצ.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

פרוטוקול זה מדגים של צינור הוקמה עבור חקר הבסיס endosphere, rhizosphere ו אדמת הקהילה מיקרוביאלי יצירות, שהדגימה שדה דוגמת עיבוד ורצף במורד הזרם. Microbiomes שורש-הקשורים לומד מציג באתגרים הייחודיים לה, בשל באופן חלקי הקשיים הכרוכים בחילוף מן הקרקע. קרקעות הן מאוד משתנה מבחינת הפיסיקליות והכימיות, בתנאי קרקע שונים יכול להיות מופרדים קטנה כמו כמה מילימטרים28,29. זה יכול להוביל הדגימות אשר נאספו מאתרי דגימה סמוכים נתקל לקהילה מיקרוביאלית משמעותית אחרת יצירות ו פעיל.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים אין לחשוף.

תודות

עבודה זו מומן על ידי משרד החקלאות-ארס (כריס 2030-21430-008-00D). TS נתמך על-ידי התוכנית אחוות ה-NSF מחקר לתואר שני.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
0.1-10/20 ומיקרו; L טיפים מיקרופיפטה מסונניםארה"ב סיינטיפיק1120-3810יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
צינורות מיקרוצנטריפוגה 1.5 מ"לארה"ב סיינטיפיק1615-5510יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
10 ומיקרו; L פיפטה רב ערוציתEppendorf3122000027יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
10 ומיקרו; L, 100 ומיקרו; L, ו-1000 ומיקרו; L מיקרופיפטותEppendorf3120000909יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
100 ומיקרו; L פיפטה רב ערוציתEppendorf3122000043יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
1000 ומיקרו; טיפים מיקרופיפטה מסוננים Lארה"ב סיינטיפיק1122-1830יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
צינורות מיקרוצנטריפוגה 2 מ"לארה"ב מדעי1620-2700יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מסננת אדמה 2 מ"מספקי יערות60141009יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
200 ומיקרו; L טיפים מיקרופיפטה מסונניםארה"ב מדעי1120-8810יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מאגרי 25 מ"לVWR International LLC89094-664יכולים להחליף במקביל מספקים אחרים.
בקבוקונים חרוטיים של 50 מ"לThermo Fisher Scientific352098יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מסנני ואקום 500 מ"ל (0.2 ומיקרו; גודל נקבוביות m)VWR International LLC156-4020
96-well microplatesUSA Scientific655900
96-well PCR צלחותBioRad
AMPure XP חרוזיםThermo Fisher ScientificNC9933872הוראות שימוש:
https://www.beckmancoulter.com/wsrportal/ajax/downloadDocument/B37419AA.pdf?autonomyId=TP_DOC_150180
&documentName=B37419AA.pdf
טיילתרדיד אלומיניום7124יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
סולם אנליטי ברזולוציה של 0.001 גרםOhaus PioneerPA323יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
Bioruptor Plus ultrasonicatorDiagenodeB01020001
בקר סרום אלבומין (BSA) 20 מ"ג/מ"לניו אינגלנד BiolabsB9000S
צנטריפוגהאפנדורף5811000908כולל מתאמי דלי צלחת 50 מ"ל ו-96 בארות
כפפות קריוגניותMillipore SigmaZ183490יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
ערכת DNeasy PowerClean (אופציונלי)Qiagen Inc.12877-50בעבר ערכת MoBio
DNeasy PowerSoilQiagen Inc.12888-100בעבר MoBio
קרח יבשכל
DynaMag-2Thermo Fisher Scientific12321Dאין להחליף
אתנולVWR International LLC89125-188יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
שקיות מקפיא בגודל גלוןZiplocNAיכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
Gemini EM Microplate Readerמכשירים מולקולרייםEMיכול להשתמש בפלואורומטר אחר הקורא צלחות של 96 בארות מלמעלה.
K2HPO4Sigma-AldrichP3786
KH2PO4Sigma-AldrichP5655
מעיל מעבדהWorkriteJ1367יכול להחליף בשווה ערך מספקים אחרים.
נוזל N2כלNAיכול להחליף בשווה ערך מספקים אחרים.
נוזל N2 dewarThermo Fisher Scientific4150-9000יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מערכת טיהור מים אולטרה-טהורה Milli-QMillipore SigmaSYNS0R0WW
מיני צנטריפוגהEppendorf5404000014
מים בדרגה מולקולריתThermo Fisher Scientific4387937יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מרגמותVWR International LLC89038-150יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
כפפות ניטרילThermo Fisher Scientific19167032Bיכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מגבות ניירVWR International LLCBWK6212יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
סרט איטום צלחת PCRThermo Fisher ScientificNC9684493
צינורות רצועת PCRUSA Scientific1402-2700
PestlesVWR International LLC89038-166יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מרית פלסטיקLevGo, Inc.17211
פלטינום Hot Start PCR Master Mix (2x)Thermo Fisher Scientific13000014
PNAs - כלורופלסט ומיטוכונדריהPNA BioNAהקפד לאמת את הרצף מבחינה ביואינפורמטית
משקפי מגןMillipore SigmaZ759015יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
קיוביט 3.0 פלואורומטרתרמו פישר סיינטיפיקQ33216
קיוביט dsDNA HS ערכת בדיקהתרמו פישר סיינטיפיקQ32854
פטיש גומי (אופציונלי)Ace Hardware2258622יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
מספריים או מספרייםVWR International LLC89259-936יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
את חפירההום דיפו2597400יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
אספן ליבת קרקע (קוטר קטן: < 1 אינץ')Ben Meadows221700יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
בקבוקי ריסוסSanta Cruz Biotechnologysc-395278יכולים להחליף במקביל מספקים אחרים.
פריימרים ברקודים מותפלים סטנדרטיים (10 ומיקרו; M) (טבלה 1)IDTNA4 nmole Ultramer DNA Oligo עם התפלה סטנדרטית. מתאם NGS ופריימר ריצוף (טבלה 1) מיועדים לשימוש עם Illumina MiSeq באמצעות כימיה v3.
ThermocyclerThermo Fisher ScientificE950040015יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
Triton X-100Sigma-AldrichX100יכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
שקילת סירותספקטרום כימיקליםB6001Wיכול להחליף במקביל מספקים אחרים.
HSP9631-Agencourt מגנט NA

מקורות

  1. Goodwin, S., McPherson, J. D., McCombie, W. R. Coming of age: ten years of next-generation sequencing technologies. Nat Rev Genet. 17 (6), 333-351 (2016).
  2. Soergel, D. A. W., Dey, N., Knight, R., Brenner, S. E. Selection of primers for optimal taxonomic cl....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

ריצוף 16S rRNAמיצוי DNA מאדמהבידוד ריזוספירההכנת ספריית אמפליקוניםטיהור PCRניתוח קהילה חיידקיתפרופיל מיקרוביום של צמחיםערכה לבידוד DNA