기본 현미경과 스마트폰을 사용하여 보리(Hordeum vulgare)에 벼 돌풍병(Magnaporthe oryzae)의 초기 감염 부위 시각화

Jessica G. Cooper; Nicole M. Donofrio; Jeffrey L. Caplan; Timothy R. Chaya

doi:10.3791/64794

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방법 논문

기본 현미경과 스마트폰을 사용하여 보리(Hordeum vulgare)에 벼 돌풍병(Magnaporthe oryzae)의 초기 감염 부위 시각화

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DOI:

10.3791/64794

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2023년 3월 17일

Jessica G. Cooper¹ , Nicole M. Donofrio¹ , Jeffrey L. Caplan¹ , Timothy R. Chaya¹

¹Department of Plant and Soil Sciences, University of Delaware

이 논문에서

요약

이것은 최소한의 시약과 일반적인 실험실 장비(기본 스마트폰 포함)를 사용하는 보리 잎 덮개 분석의 간단한 프로토콜입니다. 그 목적은 첨단 현미경 장비를 사용하지 않고 실험실에서 모세포 질환의 초기 감염 과정을 시각화하는 것입니다.

초록

식물과 병원체가 어떻게 상호 작용하는지, 그리고 그 상호 작용이 방어 또는 질병으로 절정에 달하는지 여부를 이해하는 것은 식물 건강을 위한 더 강력하고 지속 가능한 전략을 개발하는 데 필요합니다. 감염 및 집락화 동안 식물 병원체 샘플을 보다 효과적으로 이미지화하는 방법의 발전으로 벼와 곰팡이 병원체인 Magnaporthe oryzae 사이의 감염 및 초기 집락화 사건을 모니터링하는 데 유용한 벼잎 덮개 분석과 같은 도구가 생성되었습니다. 이 반생물영양 병원체는 벼와 기장, 호밀, 보리, 그리고 최근에는 밀을 포함한 관련 외떡잎식물에서 심각한 질병 손실을 유발합니다. 잎집 분석을 올바르게 수행하면 여러 층 두께의 광학적으로 투명한 식물 섹션을 생성하여 연구자가 병원균 공격 중에 생세포 이미징을 수행하거나 특정 기능에 대해 염색된 고정 샘플을 생성할 수 있습니다. 보리-M에 대한 상세한 세포 조사. oryzae 상호 작용은 동물과 인간의 식량 공급원이자 발효 음료로서 이 곡물의 중요성이 커지고 있음에도 불구하고 벼 숙주의 상호 작용에 뒤쳐져 있습니다. 여기에 보고된 것은 접종 후 처음 48시간 동안 M. oryzae 상호 작용에 대한 복잡한 연구를 위한 보리 잎 덮개 분석의 개발입니다. 잎집 분석은 어떤 종을 연구하든 섬세합니다. 보리 성장 조건 및 잎집 획득부터 식물 잎에 대한 병원체의 접종, 배양 및 이미징에 이르기까지 모든 것을 포괄하는 프로토콜이 제공됩니다. 이 프로토콜은 이미징 목적으로 스마트폰과 같은 간단한 것을 사용하여 고처리량 스크리닝에 최적화할 수 있습니다.

서론

벼 도풍균인 Magnaporthe oryzae는 보리, 밀, 쌀을 포함한 다양한 곡물 작물을 감염시킨다¹. 이 병원체는 치명적인 질병을 일으키고 이러한 귀중한 작물에 전 세계적으로 위협이 되어 통제하지 않으면 완전한 작물 손실을 초래합니다. 전 세계의 많은 실험실에서 벼 도열병에 초점을 맞추고 있는데, 그 이유는 벼 도열병의 전 세계적인 위협과 식물-곰팡이 상호작용을 위한 훌륭한 모델로서의 특성 때문입니다². 그것은 완전히 시퀀싱되었으며, 감염주기의 유전학, 특히 초기 사건이 확립되었습니다 ^3,4. 수명주기는 잎 표면에서 발아하는 포자로 시작하여 appressorium이라는 특수 침투 구조를 형성합니다. 감염은 잎 조직을 관통하며, 포자 형성 과정을 시작하고 질병을 퍼뜨리는 병변의 발달과 함께 감염이 계속된다⁴. 이러한 초기 사건을 예방하면 이 파괴적인 질병을 크게 억제할 수 있습니다. 결과적으로, 돌풍병에 대한 대부분의 현재 연구는 발아된 분생포자가 appressorium을 형성하는 것부터 침습성 균사 및 생물영양 계면 복합체(BIC)의 발달에....