Radici avventizie di pioppo indotte da patogeni del cancro del fusto: un sistema sperimentale per lo studio della biologia delle radici e dei processi correlati alla risposta alla luce

Lo scopo di questo protocollo di ricerca è quello di descrivere un metodo per produrre radici avventizie attraverso la cintura e l'inoculazione di patogeni fungini agli steli dei rami dei pioppi. Proponiamo questo metodo come sistema sperimentale ideale per lo studio della biologia radicale e dei processi di risposta alla luce nelle interazioni pioppo-patogeno.

Sebbene la promozione della crescita di microrganismi benefici sulle radici, come i rizobatteri che promuovono la crescita delle piante, i batteri ecto-endofitici o i funghi micorrizici vascolari o i funghi ectomicorrizici, sia stata segnalata in molte specie vegetali, l'induzione della crescita accidentale da parte di agenti patogeni non è stata documentata. Questo protocollo presenta un normale fenomeno di sviluppo radicale nel pioppo.

Lo sviluppo e il comportamento delle radici di pioppo sono stati studiati in vari ambienti e in interazione con microrganismi benefici. Tuttavia, la nostra ricerca introduce una nuova area della biologia della crescita delle piante, l'induzione di radici avventizie nel pioppo da parte di patogeni fungini dello stelo. Crediamo che questa scoperta farà progredire non solo lo studio della biologia della crescita, ma anche la comprensione delle interazioni tra piante e patogeni.

Questo protocollo di ricerca ha dimostrato che i patogeni del fusto inducono radici avventizie nei pioppi. Possiamo accettare che i patogeni possano anche modificare i modelli di espressione genica nelle radici avventizie a livello trascrizionale, post-trascrizionale ed epigenetico. Pertanto, i metodi proposti in questo protocollo hanno aperto la strada alle ricerche sulle radici avventizie del pioppo.

In futuro, ci concentreremo sui meccanismi fisiologici e molecolari dei patogeni del cancro che inducono la formazione di radici avventizie nel pioppo. Ricercheremo anche il meccanismo di resistenza e la modificazione epigenetica delle radici avventizie di pioppo dopo l'inoculazione di patogeni e cercheremo di scoprire l'applicazione di imboschimento di questo fenomeno.

[Narratore] Per preparare l'agar destrosio di patate o il PDA medium, sciogliere sei grammi di estratto di patate, 20 grammi di destrosio e 20 grammi di agar in un litro d'acqua. Sterilizzare il terreno a 121,1 gradi Celsius per 30 minuti. Versare il terreno in piastre di Petri, ciascuna contenente 20 millilitri di terreno PDA. Inoculare il cubo di micelio fungino attivato di Valsa sordida o Botryosphaeria dothidea al centro della capsula di Petri. Incubare la capsula al buio a 28 gradi Celsius per sette-10 giorni. Dopo l'incubazione, tagliare il terreno PDA con micelio fungino a strisce. Successivamente, seleziona un alberello di pioppo vigoroso di uno o due anni e scegli uno stelo maturo dall'alberello. Sterilizzare la regione di inoculazione con etanolo al 75%. Cingere con cura l'epidermide e il floema del gambo di pioppo sterilizzato. Rimuovere gli anelli floematici cinturati, compreso il cambio parziale, per esporre il cambio interno o i tessuti xilematici. Coprire completamente la regione della cintura con cinghie di micelio fungino come trattamento di inoculazione della cintura floematica. Avvolgere lo stelo inoculato con quattro strati di nastro da innesto estensibile e trasparente per trattenere l'umidità. Usando un coltello sterilizzato, raschiare e danneggiare il tessuto del cambio interno dell'area esposta. Quindi, inoculare la cinghia PDA sulla regione di cintura come parte del trattamento di rimozione del cambio. Successivamente, inoculare le regioni di cintura direttamente con cinghie medie PDA non coltivate come controllo della cintura. Avvolgere lo stelo inoculato con quattro strati di nastro da innesto estensibile e trasparente per trattenere l'umidità. Legare il gambo inoculato con un bastoncino per proteggerlo dal frangivento. Dopo 14-30 giorni dall'inoculazione, osservare e registrare la formazione di radici avventizie di pioppo. Cingere con cura l'epidermide del fusto di pioppo per esporre il tessuto floematico verde. Quindi, raschiare verticalmente il tessuto floematico ed esporre la struttura interna del floema. Inoculare la regione dell'epidermide cinta con micelio fungino e cinturino PDA come dimostrato in precedenza. Avvolgere gli steli inoculati con quattro strati di nastro da innesto estensibile e trasparente. Dopo 14-30 giorni dall'inoculazione, osservare e registrare la formazione di radici avventizie di pioppo o radici avventizie. I patogeni del cancro dello stelo V. sordida e B. dothidea hanno indotto la formazione di radici avventizie negli steli di Populus alba var. Le radici avventizie sono state indotte anche sui tronchi di P. alba var. pyramidalis di 6 anni dal patogeno V. sordida dopo la cintura floematica, con lunghezze delle radici superiori a 7,0 centimetri. Dopo aver indotto radici avventizie nel pioppo utilizzando il metodo di inoculazione del cingolo floematico o del cingolo dell'epidermide, avvolgere la regione inoculata dall'agente patogeno con un foglio di alluminio per il trattamento ombreggiante. Lega lo stelo con un bastoncino per proteggerlo dal frangivento. Trascorsi 20 giorni, rimuovere il foglio di alluminio dai gambi. Osserva e fotografa le radici avventizie di pioppo ombreggiate e non ombreggiate in fogli di alluminio. Coltiva le radici avventizie di pioppo ombreggiato alla luce del sole o sotto fonti di luce artificiale. Dopo uno-cinque giorni di esposizione alla luce, rimuovere i nastri di innesto e raccogliere le radici avventizie di pioppo. Avvolgere le radici avventizie con un foglio di alluminio. Immergere i campioni di radice avventizia in azoto liquido e conservarli a meno 80 gradi Celsius. L'esposizione alla luce ha trasformato le radici avventizie bianche o rosso chiaro in radici avventizie rosse su P. alba var. pyramidalis entro tre giorni, con biosintesi del pigmento legata alla formazione di cianidina 3-O-glucoside.