トウモロコシとテオシンテ線における ウスチラゴ の病原性を評価するための迅速かつ効率的な方法
January 3rd, 2014
メズおよびテオシンテ植物を生物栄養病原体 ウスチラゴメイディス で接種する注射法の使用について説明する。 針注射接種方法は、病原体がアプリソリアの形成を通じて植物に入る植物葉の間の真菌病原体の制御された送達を促進する。この方法は非常に効率的で 、U.maydisで再現可能な接種を可能にします。
この手順の全体的な目標は、針注射、USTA Lago maus 細胞懸濁液培養による接種、および maze tete および maze teosinte cross intres lines の耐病性反応スクリーニングを実施することです。これは、最初に接種とスクリーニングのための植物系統を選択することによって達成されます。次に、実験用および対照用針注射接種実験用の種を植えます。
10日後、U製の細胞懸濁液を各植物の茎に注入します。最後に、実験プラントと制御プラントの抵抗反応を比較します。最終的には、あなたと一緒に接種された植物の表現型を視覚化することにより、針注射接種が成功したことを示す結果を得ることができます。マイス。
この技術の主な利点は、病原体を葉の間に直接送達することです。これにより、病原体の侵入の問題が解消されます。ここに示すように、接種とスクリーニングのための植物系統の選択を開始するために、2つの迷路系統、5つのテオシンテ系統、およびU Maisに対する特性のない耐性を持つ40の迷路テオシンテクロスラインを、この研究の実験的および対照針注射接種実験に使用しました。
各植物系統の4つの種子を小さなフラットに植えます 指で種子を土に約半インチ押し込み、土で軽く覆います。次に、植物を成長チャンバーに入れ、種子が浸るまで水をやり、水やり後に種子が土壌の下に留まるようにします。摂氏28度と20度の昼と夜の環境、それぞれ14時間と10時間の明暗サイクルで植物を育てます。
そして、キャノピーの上部には、毎秒約500マイクロモル/平方メートルの光合成活性放射線が照射されます。日中と夜間の相対湿度をそれぞれ約70%と90%に維持し、すべての植物を同じ成長チャンバーに保持して、実験全体で一致する成長環境を維持します。種を植えてから8日後、滅菌ループを使用して、冷凍グリセロールストックからジャガイモのデキストロース寒天またはPDAプレートに糸状に糸状にしました 摂氏30度で2日間インキュベートし、定期的に監視して、層流フードの下でよく成長していることを確認します。
滅菌爪楊枝を使用して、各株に対して1つのコロニーを選択し、それらをPDブロスの3ミリリットルチューブに入れます。培養物を摂氏30度、200RPMで2日間インキュベートし、定期的に成長を確認します。次に、培養物のOD600を測定して、培養物がOD1.0に成長したことを確認します。
水を使用して、培養物を最終濃度1ミリリットルあたり100万細胞、最終容量30ミリリットルにします。この濃度の病原性細胞懸濁液は、一貫して植物の良好な感染をもたらします。次に、接種する前に、作った2つを菌株として等量混ぜます。
3ミリリットルのシリンジに細胞懸濁液を充填する前に、コントロールシリンジに水を入れて、植物へのダメージを最小限に抑えて注入します。組織は、各シリンジの端に457ミリメートル×1.3センチメートルのゼロポイントの皮下注射針を取り付けます。植物を成長チャンバーから取り出し、土壌ラインのすぐ上に90度の角度で注入します。
U mausの針を実験植物の茎に、茎の中央に来るまで慎重に挿入します。約100マイクロリットルの細胞懸濁液を注入します。それは茎を突き抜け、植物の渦の中に移動するときに見えます。
シリンジが空になるまで、追加の実験プラントを注入し続けます。次に、水を入れて針から植物組織をきれいにし、すべての植物が注入されるまで注射器を補充します。水注射器を使用して、同様の方法でコントロールプラントを注入します。
注射が完了したら。植物を毎日成長チャンバーに戻します。土壌のみに水をやり、病原体の発達と植物の抵抗性反応を確認します。
1〜5の耐性反応評価を使用して、接種またはDPIの7日後、10日後、14日後、および21日後の各植物の耐性反応をスケーリング、スコアリング、および記録します。評価スケールの数値は、疾患の重症度が上がるにつれて増加します。例えば、A1Cの1つのAまたは2つの抵抗反応は抵抗を示します。
3、4、または5の耐性反応は感受性を示します。実験プラントと制御プラントの抵抗反応を比較し、A1C 1 aまたは2の抵抗反応定格を持つ実験プラントを選択します。これらの植物はマティスに対する抵抗性であると考えられています。
この実験では、腐植土を接種した植物の大部分は感染しやすいものでした。植物は、黒いテリオ胞子を伴う茎と基底の胆汁の形成によって示される深刻な病気の発症を示しました。病気の重症度のために、いくつかの植物は接種後に死にました。
対照的に、対照植物は非常に清潔で、植物のどの部分にも病原体の発生を示さず、実験植物での病原体の発生は、U Maisの針注射接種によるものであったことを示しており、U Maisに耐性のある3つのMais Teosinte交差攻撃線が特定され、接種の成功は軽度の硬化症によって確認されました。 生産中のシアン、またはマイナーな葉の胆汁の形成。この手法は、再現性を備えた非常に効率的な方法で行うことができます。これは、多数の植物の接種と表現型決定に役立ちます。
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
概要
この記事では、トウモロコシとテオシンテの植物に生栄養病原体であるウスチラゴ・マイディスを接種する針注射法について説明します。この技術により、病原体の制御された導入が可能となり、アプレソリウム形成を通じて植物への侵入が促進されます。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 植物病理学
- 植物-微生物相互作用
- 真菌接種技術
背景
- ウスチラゴ・マイディスはトウモロコシに影響を与える生栄養病原体です。
- 効果的な接種方法は植物の病害抵抗性を研究する上で重要です。
- 針注射は病原体の正確な導入方法を提供します。
- 病原体に対する植物の反応を理解することで育種戦略に情報を提供できます。
研究目的
- ウスチラゴ・マイディスの信頼できる接種方法を開発すること。
- トウモロコシとテオシンテの系統を病害抵抗性についてスクリーニングすること。
- 実験群と対照群の植物間の抵抗反応を比較すること。
使用した方法
- 接種とスクリーニング用の植物系統の選択。
- 実験群と対照群の種子を植えること。
- 各植物の茎にウスチラゴ・マイディスの細胞懸濁液を注射すること。
- 接種された植物と対照植物の抵抗反応を比較すること。
主要な結果
- 針注射法により再現可能な接種が可能になります。
- 視覚的表現型分析により接種の成功を示すことができます。
- 異なる植物系統間で抵抗反応を効果的に評価できます。
- この方法は植物-病原体相互作用の理解を深めます。
結論
- 針注射法はウスチラゴ・マイディスの研究に効率的です。
- 植物の抵抗性を評価するための制御された環境を提供します。
- 結果はトウモロコシの病害抵抗性のより広範な理解に貢献します。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Accurate pathogenicity assessment is critical for identifying disease-resistant crop lines in agricultural biotechnology. This needle injection method enables reproducible delivery of Ustilago maydis, supporting target validation in plant-pathogen interaction studies. The approach facilitates phenotypic screening and mechanistic de-risking for breeding programs focused on biotrophic pathogen resistance.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of host-pathogen interactions through controlled pathogen delivery.
- Operational Value: Provides standardized inoculation for consistent resistance reaction scoring.
- Predictive Value: Supports identification of resistant lines for downstream breeding and trait validation.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative resistance reaction ratings (1-5 scale) for phenotypic screening.
- Operational Value: Ensures reproducible pathogen delivery between plant leaves, reducing variability.
- Scalability: Compatible with high-throughput inoculation of large plant populations (e.g., 700 plants).
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Links resistance phenotypes to genetic introgression lines for breeding applications.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables selection of resistant teosinte and maize-teosinte lines for trait stacking.
- Mechanistic De-risking: Clarifies susceptibility vs. resistance phenotypes via visual symptom scoring.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by enabling hypothesis testing of resistance mechanisms in plant lines prior to lead identification stages.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by isolating pathogen delivery as an independent variable.
- Screening: Delivers standardized inoculum for assay-ready biological systems.
- Analytics: Provides ordinal resistance scores (DPI 7,10,14,21) for quantitative trait correlation.
- Translational Research: Connects resistance reactions to genetic backgrounds in introgression lines.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating multiple pathogen strains across germplasm panels.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in pathogenicity assays through direct stem injection.
- Operational Value: Eliminates pathogen penetration barriers, improving infection consistency.
- Strategic Value: Increases confidence in resistance calls by comparing experimental vs. control phenotypes.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of resistant lines for breeding pipeline advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in aseptic fungal culture preparation and plant handling.
- Dependent on sterile syringe and needle instrumentation for precise inoculation.
- Necessitates growth chamber standardization for reproducible environmental conditions.
- Involves adaptation considerations for different plant developmental stages and genotypes.
- Limited to stem injection applicability; not suitable for foliar or root-specific pathogenicity assays.
