אנו מציגים פרוטוקול לבניית מערכת הפצת נבגים פשוטה המורכבת מקופסת חיסון עם רשת ~ 50 מיקרומטר ותא פלסטיק שקוף. ניתן להשתמש בו כדי לחסן צמחים באופן שווה בנבגי טחב אבקתיים, ובכך לאפשר הערכה מדויקת וניתנת לשחזור של פנוטיפים של מחלות של צמחים נחקרים.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
אנו מציגים פרוטוקול לבניית מערכת הפצת נבגים פשוטה המורכבת מקופסת חיסון עם רשת ~ 50 מיקרומטר ותא פלסטיק שקוף. ניתן להשתמש בו כדי לחסן צמחים באופן שווה בנבגי טחב אבקתיים, ובכך לאפשר הערכה מדויקת וניתנת לשחזור של פנוטיפים של מחלות של צמחים נחקרים.
צמצום אובדן יבולים כתוצאה ממחלות פטרייתיות דורש הבנה משופרת של המנגנונים השולטים בחסינות הצמחים ובפתוגנזה פטרייתית, אשר בתורם דורשים קביעה מדויקת של פנוטיפים של מחלות של צמחים בעת הדבקה בפתוגן פטרייתי מסוים. עם זאת, פנוטיפ מדויק של מחלות עם פתוגנים פטרייתיים ביוטרופיים בלתי ניתנים לזיהוי כגון טחב אבקתי אינו קל להשגה ויכול להיות שלב מגביל קצב בפרויקט מחקר. כאן, פיתחנו מערכת פנוטיפית מחלות בטוחה, יעילה וקלה לתפעול תוך שימוש באינטראקציה של טחב אבקתי-ערבידופסיס כדוגמה. מערכת זו מורכבת בעיקר משלושה מרכיבים: (i) קופסת חיסון מעץ המצוידת במכסה נשלף המורכב על רשת נירוסטה או ניילון של ~ 50 מיקרומטר נקבוביות לחיסון שטוח של צמחים עם נבגי פטריות, (ii) תא פלסטיק שקוף עם פתח קדמי קטן למזעור בריחת נבגים תוך ביצוע חיסון בפנים, ו-(3) שיטת פירוק והפצה של נבגים לחיסון אחיד ויעיל. הפרוטוקולים המתוארים כאן כוללים את השלבים והפרמטרים להכנת קופסת החיסון ותא הפלסטיק בעלות נמוכה, והדגמת וידאו כיצד להשתמש במערכת כדי לאפשר חיסון אחיד בנבגי טחב אבקתיים, ובכך לשפר את הדיוק ואת יכולת השחזור של פנוטיפ המחלה.
טחב אבקתי הוא אחת המחלות הנפוצות והחשובות ביותר של גידולי מזון רבים וצמחי נוי1. מחקרים על מחלות טחב אבקתי היו פופולריים מאוד, כפי שמעידים למעלה מ-10,500 פרסומים כתוצאת החיפוש עם "טחב אבקתי" כמילת מפתח ב-Web of Science (נכון לנובמבר 2020). ואכן, טחב אבקתי (המיוצג על ידי Blumeria graminis) נחשב לאחד מעשרת הפתוגנים הפטרייתיים המובילים על ידי כתב העת של פתולוגיה מולקולרית של צמחים2. כימות הרגישות למחלות הוא צעד הכרחי באפיון גנים צמחיים התורמים לעמידות למחלות או לרגישות, או זיהוי תפקודי של גנים משפיעים מועמדים בטחב אבקתי. עם זאת, פנוטיפ אמין של מחלות מאתגר הרבה יותר עם טחב אבקתי בהשוואה לזה של רוב הפתוגנים הפטרייתיים האחרים, בין היתר משום שבניגוד לנבגים של האחרונים, נבגים של מיני טחב אבקתי (כגון Golovinomyces cichoracearum UCSC1 בהתבסס על ניסיון המעבדה שלנו) מראים כדאיות מופחתת לאחר שעברו תהליך השעיית מים 3,4 . חיסון לא מספק ו/או לא אחיד של צמחי בדיקה עם פתוגן טחב אבקתי מסוים עלול להוביל לתוצאות פנוטיפ לא מדויקות.
מספר שיטות חיסון דווחו למחקרי טחב אבקתי. אלה כוללים (i) הברשה של נבגים ישירות מעלים נגועים כדי לבדוק צמחים5, (ii) התזת תרחיף נבגים כדי לבדוק צמחים6, (iii) ניפוח נבגים באמצעות מגדל התיישבות המופעל בוואקום לצמחים בתחתית המגדל7, ו-(iv) העברת נבגים על ידי שימוש קומבינטורי של קרום רשת ניילון ורטט מבוסס קול8 . שיטת צחצוח הנבגים (או האבק) קלה לביצוע אך לא אחידה באופיה, ולכן ייתכן שהיא אינה מדויקת להערכה כמותית. ריסוס נבגים נוח ואחיד, אך כאמור לעיל עלול לגרום לנביטת נבגים לקויה4. שתי האחרונות (כלומר, iii-iv) הן שיטות משופרות בהרבה המסוגלות להשיג אפילו חיסון; עם זאת, שניהם אינם גמישים בהתאמת יכולת החיסון שלהם מבחינת מספר הצמחים שיש לחסן באירוע אחד, מה שהופך את אחד המנגנונים אינו טריוויאלי, והפעלתם מוגבלת לאזורי מעבדה שבהם יש ואקום ו/או מקור חשמל.
המעבדה שלנו עובדת עם אינטראקציה בין טחב אבקתי לצמחים כבר למעלה מ-20 שנה 9,10. בעשור האחרון בדקנו מספר שיטות חיסון ולאחרונה פיתחנו שיטה פשוטה אך יעילה לחיסון טחב אבקתי. שיטת הברשה זו המבוססת על רשת יכולה להבטיח חיסון אחיד, והיא פשוטה ומדרגית, ולכן כל מעבדה העובדת עם טחב אבקתי צריכה לאמץ אותה בקלות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ביצוע קופסת חיסון סטנדרטית עם מכסה עליון נשלף המורכב עם רשת
2. ביצוע תא חיסון
3. חיסון צמחים בדירות
4. לחסן צמחים עם קופסאות חיסון קטנות יותר
הערה: במקרים בהם יש לחסן פחות צמחים, עדיין ניתן להשתמש בקופסת החיסון הסטנדרטית. הקפידו למקם את הצמחים במרכז הקופסה. יש לפרוק ולהבריש את הנבגים באזור הרשת המכסה את הצמחים כדי להבטיח שכל הצמחים מחוסנים תוך חיסכון באינוקולה. לחלופין, ורצוי, ניתן להשתמש בקופסאות חיסון קטנות יותר (כמתואר להלן).
5. לחסן עלים מנותקים בצלחות פטרי
הערה: במקרים שבהם (i) נבגי טחב אבקתיים טריים מוגבלים מאוד ו/או (ii) יש לשמור על ניקיון הצמחים בעוד שיש צורך להעריך פנוטיפים של מחלות ו/או לוקליזציה של חלבונים תת-תאיים בתאים נגועים, עלים מנותקים יכולים לשמש לזיהום בצלחות MS-agar.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן אנו מציגים שיטה חדשה לחיסון נבגי טחב אבקתיים שקל להכין, להפעיל ולהתאים. איור 1 מראה את ההרכבה של תיבת החיסון הסטנדרטית עם דגש על ייצור המכסה הנשלף המורכב עם רשת קרום של 50 מיקרומטר. איור 2 מראה את הרכבת תא החיסונים. איור 3 ממחיש את השלבים המרכזיים בתהליך החיסון באמצעות מערכת זו. איור 4 מראה קופסאות חיסון אחרות שניתן להשתמש בהן כדי לחסן צמחים שטוחים שלמים או פחות, או עלים מנותקים על מדיום MS-agar. לב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לשיטת החיסון מבוססת קופסת הרשת שלנו יש מספר יתרונות על פני שיטות חיסון אחרות. ראשית, הוא יכול להשיג התפלגות שווה של נבגים אם הוא מופעל כראוי, כפי שמודגם באיור 5. שנית, השימוש ברשת של ~50 מיקרומטר, בתוספת ניתוק נבגים על ידי ניעור עדין של עלים נגועים יכול להפחית את זיהום הצמחים על ידי תריפסים או חרקים אחרים המדביקים צמחים הנמצאים בצמחי המקור. שלישית, שימוש בקופסאות חיסון בגדלים שונים לחיסון צמחים או עלים מנותקים בתוך תא הפלסטיק (את שניהם ניתן לנקות בקלות על ידי ריסוס 75% אתנול) יכול לעשות שימו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
העבודה נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע (IOS-1901566) ל- S. Xiao. המחברים רוצים להודות ל- F. Coker ו- C. Hooks על תחזוקת מתקן הגידול של המפעל, ולחורחה זמורה על העזרה הטכנית הקשורה לייצור תיבת החיסון והתאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 48 ומיקרו; מ מסך רשת נירוסטה; גודל: 24 אינץ' X 48 אינץ' | אמזון | NA | להכנת מכסה של קופסת חיסונים |
| #6-32 x ¾ "ברגי מכונה, דסקיות שטוחות ואומים | הום דיפו | NA | להכנת תא חיסון |
| #6-32 אום נעילת ניילון מצופה אבץ (4 חבילות) | הום דיפו | NA | להכנת תא חיסונים |
| #6-32x3/8" ברגי מכונה עם ראש שטוח פיליפס, דסקיות שטוחות ואומים | הום דיפו | NA | לאבטחה צלחות תפיסת דלת מגנט |
| #8-32x1/2 אינץ' ברגי מכונה, דסקיות שטוחות ואומים | הום דיפו | NA | לאבטחת פלטות פינתיות וציר דלת |
| 0.250 יריעת אקריליק שחולצה עבה שחול עם מסכה; גודל: 17 ו-frac12; "X 20" | פלסטיק מקצועי | SACR.250CEF | להכנת תא חיסון |
| עבה 0.250 יריעת סרט אקרילי שחול שחול עבה; גודל: 18 אינץ' X 20 אינץ' | פלסטיקה מקצועית | SACR.250CEF | להכנת תא חיסון |
| 0.250 יריעת סרט אקרילי שחול שחול עבה 0.250; גודל: 18 אינץ' X 30 אינץ' | פלסטיק מקצועי | SACR.250CEF | להכנת תא חיסון |
| 0.250 יריעת סרט אקרילי שחול עבה 0.250; גודל: 20 אינץ' X 29 ו-frac12; " | פלסטיק מקצועי | SACR.250CEF | להכנת תא חיסון |
| 1-5/8 "דלת ארון מלכוד מגנטי לבן | הום דיפו | דגם #P110-W | להכנת תא חיסון |
| 2 אינץ' פלדה מצופה אבץ סד פינתי (8 חבילות) | הום דיפו | דגם #13611 | להכנת קופסת חיסון ותא |
| 3 אינץ' מהדק פינתי | כלי משא נמל | מק"ט 63653, 1852, 60589 | להכנת תא חיסון |
| 3/4 אינץ' סד פינתי מצופה אבץ פלדה (4 חבילות) | הום דיפו | #13542 | להכנת קופסת חיסון ותא |
| 4-7/8 אינץ' ידיות משיכה לדלת קלה מצופה אבץ | הום דיפו | דגם #15184 | להכנת קופסת חיסון |
| מאוורר-בלנדר משובח מברשות | מייקלס סטור | M10472846 | לחיסון |
| דיבל מרובע מעץ Kelleher 3/4 אינץ' x 3/4 אינץ' x 36 אינץ'; | הום דיפו | NA | להכנת מכסה של קופסת חיסונים |
| סיבית בצפיפות בינונית (1/4 אינץ' x 2' x 4'); | הום דיפו | דגם# 1508104 | להכנת קופסת חיסונים |
| כיסויי זכוכית עגולים עם 500 µ m grid | ibidi USA Inc. | 10816 | לקביעת צפיפות נבגים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה