Name: 茎潰瘍病原体によって誘発されるポプラ不定根:根の生物学と光応答関連過程を研究するための実験的システム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-10-11T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: 学ぶ、ポプラにおける茎潰瘍病原体を用いた不定根誘導法。根の生物学と光応答関連過程を研究する実験的システムとして、植物の根発達メカニズム解明に貢献します。

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<meta charset="utf8"></head><body>ポプラ茎潰瘍および血管輸送に対する真菌性病原体の影響の研究

<ol><li>Xing, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fungal+pathogens+of+canker+disease+trigger+canopy+dieback+in+poplar+saplings+by+inducing+functional+failure+of+the+phloem+and+cambium+and+carbon+starvation+in+the+xylem%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Mol+Plant+Pathol%22%5BJournal%5D)">Fungal pathogens of canker disease trigger canopy dieback in poplar saplings by inducing functional failure of the phloem and cambium and carbon starvation in the xylem.</a> Physiol Mol Plant Pathol. 101523, 112(2020).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td>寒天</td><td>ソーラービオ</td><td>A8190&nbsp;&nbsp;</td><td>真菌の増殖に栄養を提供する</td></tr><tr><td>アルミホイル</td><td>バイオシャープ</td><td>BS-QT-027B</td><td>感染した領域に日陰を提供するには</td></tr><tr><td>ガードリングナイフ</td><td>MoGong ハードウェア ツール会社</td><td></td><td>ポプラの茎/枝の表皮を包みます</td></tr><tr><td>接ぎ木テープ</td><td>CAPI</td><td>5cm</td><td>植物の菌類を修正するには</td></tr><tr><td>PD(ジャガイモ抽出、ブドウ糖)&nbsp;</td><td>ソーラービオ</td><td>P7360</td><td>真菌の増殖に栄養を提供する</td></tr><tr><td>PEプラスチックフィルム</td><td>ミャオジエ</td><td>413703</td><td>植物の菌類を修正するには</td></tr><tr><td>ペトリ皿</td><td>Bkman biological Co.,Ltd&nbsp;</td><td>90ミリメートル</td><td>PDA培地を準備する</td></tr><tr><td>サーモスタット式培養器</td><td>上海昆天実験器具有限公司</td><td>KTD-6000</td><td>真菌の増殖のための環境を提供する</td></tr></tbody></table>

茎潰瘍病原体によって誘発されるポプラ不定根:根の生物学と光応答関連過程を研究するための実験的システム

Poplar Adventitious Roots Induced by Stem Canker Pathogens: An Experimental System for Studying Roots Biology and Light Response-Related Processes

ガードリング接種を通じて不定根を誘導する茎潰瘍性病原体のワークフローを 図1に示します。ここで行われた実験では、茎潰瘍性病原体である V.sordida、 B.dothidea、およびそれらの分離株(異なる宿主、地域、または病原性から)の両方が、ポプラ種でARの形成を誘発できることが示されました。このプロトコルでは、 V. sordida isolate CZC、CFCC86775、 および B. dothidea isolates SD50 および SD81 を使用して、 P. alba var. pyramidalis で AR を作製しました。 Vソディダ CZCは使用される典型的な病原体であり、中国総合微生物培養収集センター(CGMCC 40575)に寄託されています。 V.ソルディダアイソレート CFCC86775は中国林業文化収集センターから、SD分離株は山東省の潰瘍病ポプラの木から2つのSD分離株を採取し、当研究室に寄託しました。 図2に示すように、師部ガードルリング処理(図2Aパネル1)にカルスが形成され、金メッキと形成膜除去処理(図2A、パネル2)ではARがほとんど形成されませんでしたが、師部ガードルリング接種処理後(図2A、パネル3-6)には赤色の繊維状根が大量に形成されました。また、 ARは、P. alba var. pyramidalis、 Populus × beijingensis、 P. alba × P. tremula var. glandulosa clone 84K、 P. euramericana cv. 'Bofeng 3'、またはその他の雑種ポプラなど、さまざまなポプラ種またはクローンで誘導されることも観察されました。しかし、このプロトコルでは、ARは1歳の P. alba var. pyramidalisの茎でのみ産生されます。最後に、 図2 パネル7に示すように、6歳の P. alba var. pyramidalis の幹にも、病原体 V. sordidaによる師部ガードルリング接種後にAR構造が誘導されました。ポプラの幹の直径は約6〜7 cmで、最も長い繊維状の根の長さは7.0 cmより長かった。
図2に示すように、日光条件にさらされた後、遮光ポプラARでは、アルミホイルで包まれたポプラ(図2B、パネル1)で生成された白い乳白色または淡赤色のARから、3日後の赤いAR(図2B、パネル4)に赤いセグメントが生成されました。また、光曝露後短時間で赤色色素が産生されることもわかり、遺伝子発現解析の結果、色素(主にシアニジン-3-O-グルコシド)の生合成は、フェニルプロパン代謝経路の始まりからの新規な生合成ではなく、アントシアニジン基質から直接形質転換されることが示されました6。
このプロトコルでは、2つのガードルリング法(師部と表皮ガードルリング)の両方が、病原体接種後にポプラ茎にARの形成を誘導することができます。表皮に接種したポプラの防風林が少なく、生理機能への影響(水や炭水化物の輸送など)も少なかった。ただし、師部ガードルリングではARの生成が少し速くて効率的であるようです。したがって、ポプラARの研究には師部ガードリング接種法が推奨されます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67304/67304fig01.jpg"> 
図1:ポプラのガードリング接種法による茎潰瘍病原体によって誘発される不定根(AR)形成の概略ワークフロー。 まず、茎潰瘍性病原体(暗所28°Cで7〜10日間培養)を菌糸体ストラップ(幅1.2cm)に切断しました。1年前のポプラの苗木または1年前の枝は、師部ガードルリング(茎の表皮、師部、および部分的な形成組織を含むガードルリングをガードルして廃棄する)または表皮ガードルリング(茎の表皮のみを含むガードルリングをガードルして廃棄する)の2つの方法によって茎(地面または枝の基部から~30 cmの高さで、青い矢印で示されています)にガードルされました。ガードル師部または師部リングの幅は1.0cmです。次に、ガードルされた領域を菌糸体ストラップで完全に覆い、すぐにPEプラスチックテープで包みました。ストラップの菌糸体の側面は、ガードルされた領域に面していました。根生や根の発達などの根生物学の研究のために、接種したポプラの苗木/枝を定期的な管理下で14〜30日間栽培しました(Pathway I、黄色の矢印で強調表示)。セグメントの生合成、光形態形成、または光関連遺伝子の発現制御の研究のために、追加のアルミホイルラッピングが採用され、その後、接種された苗木/枝が~20日間培養されてARが生産されました。ARが作製されたとき、アルミホイルは茎/枝から取り除かれ、ポプラARは日光またはその他の光条件(光スペクトル、強度、周期、またはそれらの組み合わせで異なる)の下で露光されました(Pathway II、赤い矢印で強調表示)。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67304/67304fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67304/67304fig02.jpg"> 
図2:茎潰瘍性病原体は、ポプラのARの光条件下で不定根(AR)およびセグメント生合成の形成を誘導した。A1:ガードル制御;A2:ガードルと形成層の除去(GR);A3-6: 異なる茎潰瘍病原体(V. sordidaおよびB. dothidea)は、1歳のP. alba var. pyramidalisの苗木にAR形成を誘導する;A7: ARは6歳のP. alba var. pyramidalisの枝で産生されます。(B)光曝露はポプラAR上のセグメントの生合成を誘導する。B1-B4 は、曝露後 0、1、2、3 日後に光条件下で曝露されたポプラ AR を表します。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67304/67304fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>

Valsa sordida and Botryosphaeria dothidea are two crucial necrotrophic fungal pathogens that damage many plant hosts, particularly species in the genus ...

この研究プロトコルの範囲は、ポプラの木の枝の茎に真菌病原体をガードルリングして接種することにより、不定根を生成する方法を説明することです。この方法は、ポプラと病原体の相互作用における根生物学と光応答プロセスの研究のための理想的な実験システムとして提案します。植物の成長促進根粒菌、外部内生菌、維管束菌根菌、外生菌根菌などの根への有益微生物の増殖促進は多くの植物種で報告されていますが、病原体による不定増殖の誘導は文書化されていません。このプロトコルは、ポプラの根の発達の正常な現象を示します。ポプラの根の発達と行動は、さまざまな環境や有益な微生物との相互作用で研究されてきました。しかし、私たちの研究は、植物成長生物学の新しい分野、真菌茎病原体によるポプラの不定根の誘導を導入しています。この発見は、成長生物学の研究だけでなく、植物と病原体の相互作用の理解も前進させると考えています。この研究プロトコルは、茎の病原体がポプラの不定根を誘発することを示しました。病原体は、転写、転写後、およびエピジェネティック修飾レベルで不定根の遺伝子発現パターンも変化させる可能性があることを受け入れることができます。したがって、このプロトコルで提案された方法は、ポプラの不定根に関する研究への道を切り開きました。今後は、ポプラに不定根の形成を誘導する潰瘍病原体の生理学的および分子的メカニズムに焦点を当てます。また、病原体接種後のポプラ不定根の抵抗性メカニズムとエピジェネティックな修飾を研究し、この現象の植林への応用を解明しようとします。[ナレーター]ジャガイモデキストロース寒天培地またはPDA培地を調製するには、6グラムのジャガイモ抽出物、20グラムのブドウ糖、および20グラムの寒天を1リットルの水に溶かします。培地を摂氏121.1度で30分間滅菌します。培地を、それぞれ20ミリリットルのPDA培地を含むペトリ皿に注ぎます。ペトリ皿の中央にValsa sordidaまたはBotryosphaeria dothideaの活性化真菌菌糸体キューブを接種します。皿を摂氏28度の暗所で7〜10日間インキュベートします。インキュベーション後、真菌菌糸体を含むPDA培地をストリップに切断します。次に、1〜2歳の元気に成長するポプラの苗木を選択し、苗木から成熟した茎を選択します。接種領域を75%エタノールで滅菌します。滅菌したポプラの茎の表皮と師部を慎重に包みます。部分的な形成層を含む帯状の師部リングを取り除き、内形成層または木部組織を露出させます。師部ガードリング接種処理として、ガードリング領域を真菌菌糸体ストラップで完全に覆います。接種した茎を伸縮性のある透明な接ぎ木テープを4層に巻き付けて水分を保持します。滅菌ナイフを使用して、露出した領域の内形成層組織をこすり、損傷します。次に、形成層除去処理の一環として、PDAストラップをガードリング領域に接種します。次に、ガードリングコントロールとして、未培養のPDA培地ストラップをガードリング領域に直接接種します。接種した茎を伸縮性のある透明な接ぎ木テープを4層に巻き付けて水分を保持します。接種した茎を棒で結び、防風林から守ります。接種から14〜30日後、ポプラの不定根の形成を観察し、記録します。ポプラの茎の表皮を慎重に帯状に巻き付けて、緑色の師部組織を露出させます。次に、師部組織を垂直にこすり落とし、師部の内部構造を露出させます。前に示したように、帯状の表皮領域に真菌菌糸体とPDAストラップを接種します。接種した茎を伸縮性のある透明な接ぎ木テープを4層に巻き付けます。接種から14〜30日後、ポプラ不定根または不定根の形成を観察し、記録します。茎潰瘍病原菌V.sordidaとB.dothideaは師部帯状接種後のPopulus alba var.pyramidalis茎に不定根の形成を誘導した6歳のP. alba var. pyramidalisの幹にも不定根が誘導され、病原菌V.sordidaは師部の帯状化後、根の長さが7.0センチメートルを超えました。師部ガードリングまたは表皮ガードリング接種法を用いてポプラに不定根を誘導した後、病原菌接種部位をアルミホイルで包み、遮光処理を行います。茎を棒で結んで防風林から守ります。20日後、茎からアルミホイルを取り除きます。アルミホイルで陰影のあるポプラの不定根を観察し、写真を撮ります。日陰のポプラ不定根を日光または人工光源の下で栽培します。1〜5日間光にさらした後、接ぎ木テープを剥がし、ポプラの不定根を収穫します。不定根をアルミホイルで包みます。不定根サンプルを液体窒素に浸し、摂氏マイナス80度で保管します。光への曝露により、白色または淡赤色の不定根が赤不定根に変化しました P. alba var. ピラミダリス 3日以内に、色素生合成がシアニジン3-O-グルコシド形成に関連していました。

poplar-adventitious-roots-induced-stem-canker-pathogens-an

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

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結晶セルロース蓄積中の高解像度の定量化<em&gt;シロイヌナズナ</em&gt;ルーツは、組織特異的な細胞壁の変更を監視します

学ぶ、ポプラにおける茎潰瘍病原体を用いた不定根誘導法。根の生物学と光応答関連過程を研究する実験的システムとして、植物の根発達メカニズム解明に貢献します。

茎潰瘍病原体によって誘発されるポプラ不定根:根の生物学と光応答関連過程を研究するための実験的システム

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