줄기 구내염 병원체에 의해 유도된 포플러 외래 뿌리: 뿌리 생물학 및 광 반응 관련 과정을 연구하기 위한 실험 시스템

이 연구 프로토콜의 범위는 포플러 나무의 가지 줄기에 곰팡이 병원균을 거들링하고 접종하여 외래 뿌리를 생산하는 방법을 설명하는 것입니다. 우리는 이 방법을 뿌리 생물학 및 포플러-병원체 상호 작용의 빛 반응 과정을 연구하기 위한 이상적인 실험 시스템으로 제안합니다.

식물 성장 촉진 뿌리박테리아, 외생균, 혈관 균근 진균 또는 외생균근 진균과 같은 뿌리에서 유익한 미생물의 성장 촉진이 많은 식물 종에서 보고되었지만 병원체에 의한 외래 성장의 유도는 문서화되지 않았습니다. 이 프로토콜은 포플러의 뿌리 발달의 정상적인 현상을 나타냅니다.

포플러 뿌리의 발달과 행동은 다양한 환경과 유익한 미생물과의 상호 작용에서 연구되었습니다. 그러나 우리의 연구는 식물 성장 생물학의 새로운 영역인 곰팡이 줄기 병원체에 의한 포플러의 외래 뿌리 유도를 소개합니다. 우리는 이 발견이 성장 생물학 연구뿐만 아니라 식물-병원체 상호 작용에 대한 이해를 발전시킬 것이라고 믿습니다.

이 연구 프로토콜은 줄기 병원체가 포플러에서 외래 뿌리를 유도한다는 것을 보여주었습니다. 우리는 병원체가 전사, 전사 후 및 후생유전학적 변형 수준에서 외래 뿌리의 유전자 발현 패턴을 변경할 수도 있다는 것을 받아들일 수 있습니다. 따라서 이 프로토콜에서 제안된 방법은 포플러 외래 뿌리에 대한 연구의 길을 열었습니다.

앞으로는 포플러에서 외래 뿌리 형성을 유도하는 구내염 병원체의 생리학적, 분자적 메커니즘에 초점을 맞출 것입니다. 또한 병원체 접종 후 포플러 외래근의 저항성 메커니즘과 후생유전학적 변형을 연구하고 이러한 현상의 조림 적용을 알아보고자 한다.

[해설자] 감자 포도당 한천 또는 PDA 배지를 준비하려면 감자 추출물 6g, 포도당 20g, 한천 20g을 물 1리터에 녹입니다. 배지를 섭씨 121.1도에서 30분 동안 멸균합니다. 배지를 각각 20밀리리터의 PDA 배지가 들어 있는 페트리 접시에 붓습니다. 페트리 접시 중앙에 Valsa sordida 또는 Botryosphaeria dothidea의 활성화된 곰팡이 균사체 큐브를 접종합니다. 접시를 섭씨 28도의 어둠 속에서 7-10일 동안 배양합니다. 배양 후, 진균 균사체가 있는 PDA 배지를 스트립으로 자릅니다. 다음으로, 1-2년 된 활발하게 자라는 포플러 묘목을 선택하고 묘목에서 성숙한 줄기를 선택합니다. 접종 부위를 75% 에탄올로 멸균합니다. 멸균 된 포플러 줄기의 표피와 체관부를 조심스럽게 감습니다. 부분 형성층을 포함하여 거들링된 체관부 고리를 제거하여 내부 형성층 또는 목부 조직을 노출시킵니다. 체관부 거들링 접종 처리로 곰팡이 균사체 스트랩으로 거들링 부위를 완전히 덮습니다. 접종된 줄기를 신축성 있고 투명한 접목 테이프 4겹으로 감싸 수분을 유지합니다. 멸균된 칼을 사용하여 노출된 부위의 내부 형성층 조직을 긁어내고 손상시킵니다. 그런 다음 형성층 제거 처리의 일부로 PDA 스트랩을 거들링 영역에 접종합니다. 다음으로, 거들링 대조군으로 배양되지 않은 PDA 배지 스트랩으로 거들링 영역을 직접 접종합니다. 접종된 줄기를 신축성 있고 투명한 접목 테이프 4겹으로 감싸 수분을 유지합니다. 접종한 줄기를 막대기로 묶어 바람막이로부터 보호하십시오. 접종 14-30일 후 포플러 외래 뿌리의 형성을 관찰하고 기록합니다. 포플러 줄기의 표피를 조심스럽게 감아 녹색 체관부 조직을 노출시킵니다. 그런 다음 체관부 조직을 수직으로 긁어내고 체관부의 내부 구조를 노출시킵니다. 이전에 설명한 대로 가들 모양의 표피 부위에 진균 균사체와 PDA 스트랩을 접종합니다. 접종된 줄기를 신축성 있고 투명한 접목 테이프 4겹으로 감쌉니다. 접종 후 14-30일 후 포플러 외래근 또는 외래근의 형성을 관찰하고 기록합니다. 줄기 구내염 병원체 V. sordida 및 B. dothidea는 체관부 거들링 접종 후 Populus alba var. pyramidalis 줄기에서 외래 뿌리의 형성을 유도했습니다. 체관부 거들링 후 병원균 V. sordida에 의해 6년생 P. alba var. pyramidalis의 줄기에도 외래 뿌리가 유도되었으며 뿌리 길이는 7.0cm를 초과했습니다. 체관부 거들링 또는 표피 거들링 접종법을 이용하여 포플러에 외래근을 유도한 후, 병원균 접종 부위를 알루미늄 호일로 감싸 차광 처리를 한다. 줄기를 막대기로 묶어 바람막이로부터 보호하십시오. 20일 후 줄기에서 알루미늄 호일을 제거합니다. 알루미늄 호일 음영과 음영이 없는 포플러 외래 뿌리를 관찰하고 사진을 찍습니다. 그늘진 포플러 외래 뿌리를 햇빛이나 인공 광원 아래에서 재배하십시오. 1-5일 동안 빛에 노출된 후 접목 테이프를 제거하고 포플러 외래 뿌리를 수확합니다. 외래 뿌리를 알루미늄 호일로 싸십시오. 외래 뿌리 샘플을 액체 질소에 담그고 섭씨 영하 80도에서 보관합니다. 빛 노출은 P. alba var. pyramidalis의 흰색 또는 연한 빨간색 외래 뿌리를 3일 이내에 빨간색 외래 뿌리로 변형했으며, 색소 생합성은 시아니딘 3-O-글루코사이드 형성과 관련이 있습니다.